制御装置、制御方法及び制御プログラム
【課題】簡易な装置構成で、適正なピックアップ量を設定する。
【解決手段】搬送テーブル１０ａから粗圧延機１０７へ圧延材２００が入射する角度を入射角として、圧延材２００に反り及び噛み込み不良が発生しないような入射角と、粗圧延機１０７が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶部１３と、初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する圧延条件計算部１２と、計算された圧延条件と、記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算するピックアップ量計算部１４と、ピックアップ量計算部１４により計算されたピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御するピックアップ量変更制御部１６とを備える。
【解決手段】搬送テーブル１０ａから粗圧延機１０７へ圧延材２００が入射する角度を入射角として、圧延材２００に反り及び噛み込み不良が発生しないような入射角と、粗圧延機１０７が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶部１３と、初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する圧延条件計算部１２と、計算された圧延条件と、記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算するピックアップ量計算部１４と、ピックアップ量計算部１４により計算されたピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御するピックアップ量変更制御部１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延装置を制御する制御装置に係り、特に、圧延材を圧延する際に発生する圧延材の先端反りを抑制する制御装置、制御方法、及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、金属材料の圧延ラインとしては、鉄鋼の板を製造する熱間薄板圧延、厚板圧延、冷間圧延のライン、またアルミや銅の圧延ラインなどがある。このうち、熱間薄板圧延ラインでの粗圧延機での圧延や、厚板圧延ラインでの圧延では、１台又は複数台の圧延機で複数パスに渡って、板厚方向に圧延するリバース圧延が行われる。また、熱間薄板圧延ラインの仕上圧延機は、複数スタンドから成り、各スタンドで１パスずつ一方向に圧延するタンデム圧延が行われる。
【０００３】
熱間薄板圧延や厚板圧延では、圧延材の長手方向先端や尾端が上方向に曲がる上反りや、下方向に曲がる下反りが発生する場合がある。圧延材の反りは、圧延材の圧延機への噛み込み不良、搬送テーブルローラ等の設備破損、製品形状不良、など諸問題の要因となる。なお、圧延ラインにおいて圧延される金属材料は、その圧延過程における形状からスラブ、バー、コイルとも呼ばれるが、以降、圧延材という呼称で統一するものとする。
【０００４】
反りが発生する要因は、鈴木 弘 著、「圧延百話」第６４話（株式会社 養賢堂、２０００年）などに示されており、一般に圧延材の上下面における、摩擦係数の非対称、ロール速度の非対称、ロール条件の非対称、圧延材温度などの非対称、および圧延材の入射角度などが要因であるといわれ、これらの要因が複合的に組み合わさった場合もある。これらの要因のうち、圧延材の入射角度は、反りの問題に加え、圧延材の噛み込み不良との関係が大きい。
【０００５】
反りや噛み込み不良を抑制する方法として、反りや噛み込み不良を抑制するような入射角度で圧延材が圧延機に噛み込まれるように搬送テーブルの最上点高さと下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を制御する方法の有効性が知られており、たとえば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４０８８３号公報
【特許文献２】特許第３９９３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スラブ厚などの初期板厚からバー厚などの目標板厚までリバース圧延やタンデム圧延など複数パスで圧延する場合は、反りや噛み込み不良を発生しない入射角度が同じと仮定しても、パス毎に圧延材の形状、特に圧延材の板長さが変化するため、ピックアップ量と入射角度の関係が一定ではない。そのため、ピックアップ量を固定値とした場合、パス毎に入射角度が変化し、反りや噛み込み不良が発生する場合がある。また、パス毎に圧延材の形状、特に板厚や板幅が変化するため、反りや噛み込み不良を発生しない入射角度も、パス毎に異なる場合がある。
【０００８】
特許文献１記載の技術では、全パスの入射角度がある許容値内となるようなピックアップ量に予め設定し、入射角度が許容値内のパスでは、圧延効率の観点でピックアップ量の変更を行わないので、適正なピックアップ量を設定することが困難であった。
【０００９】
また、特許文献１記載の技術では、反りが発生しない入射角度の許容値を基準として、ピックアップ量を圧延機や搬送テーブルと圧延材との幾何学関係から計算するが、幾何学的関係式が複雑なため、ニュートン・ラプソン法などの繰り返し計算を要する。そのため、高性能な計算機を必要とし、その分製造コストが高くなるという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術では、リバース圧延の各パスにおいて、反りの予測および反りを抑制する入射角度の計算をし、反りを解消する入射角度で各パスの圧延を行うが、入射角度の調節方法については、たとえば搬送テーブルを上下するとのみ記述され、具体的手法は開示されておらず、適正なピックアップ量を設定することが困難であった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で、適正なピックアップ量を設定する制御装置、制御方法、及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御装置であって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶手段と、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算手段と、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算手段と、前記ピックアップ量計算手段により計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御手段と、を備えたことにある。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第２の特徴は、前記ピックアップ量計算手段は、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定手段をさらに備え、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算手段は、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出手段により測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御方法であって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、を有することにある。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第２の特徴は、前記ピックアップ量計算ステップは、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算ステップは、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御するコンピュータが実行する制御プログラムであって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、を前記コンピュータに実行させることにある。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第２の特徴は、前記ピックアップ量計算ステップは、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算ステップは、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の制御装置、制御方法、及び制御プログラムによれば、簡易な装置構成で、適正なピックアップ量を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る制御装置により制御される熱間圧延装置の構成を示した構成図である。
【図２】熱間圧延装置が備える粗圧延機による圧延材の圧延を説明した側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る制御装置が備える入射角度情報記憶部が記憶している入射角情報の一例を示した図である。
【図５】圧延材にたわみが生じた場合における粗圧延機の側面を模式的に示した図であり、
【図６】圧延材にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【図７】圧延材にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【図８】本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの作用を示したブロック図である。
【図９】本発明の実施例２に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る制御装置が適用された制御システムの作用を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る実施例について、図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１に係る制御装置について説明する。
【００２５】
≪熱間圧延装置の構成≫
図１は、本発明の実施例１に係る制御装置により制御される熱間圧延装置の構成を示した構成図である。図１中の矢印は、熱間圧延装置（熱間圧延ライン）において圧延される圧延材２００が搬送される搬送方向を示している。一般的に、圧延材２００は、熱間圧延装置において圧延される過程において、スラブ、バー、コイルとも呼ばれるが、ここでは、圧延材２００という呼称で統一するものとする。
【００２６】
図１に示すように、熱間圧延装置１０００は、加熱炉１０１と、プライマリデスケーラ１０３と、粗エッジャ１０５と、粗圧延機１０７と、粗出側板幅計１０９と、粗出側温度計１１１と、仕上入側温度計１１３と、クロップシャー１１５と、セカンダリデスケーラ１１７と、仕上圧延機１１９と、仕上出側板厚計１２１と、マルチゲージ１２３と、仕上出側温度計１２５と、平坦度計１２７と、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９と、コイラ入側温度計１３１と、コイラ入側板幅計１３３と、コイラ１３５とを備える。
【００２７】
加熱炉１０１は、圧延材２００を加熱するための炉である。
【００２８】
プライマリデスケーラ１０３は、加熱炉１０１の加熱により圧延材２００表面に形成された酸化膜を、圧延材２００の上下方向から高圧水を噴射することにより除去する。
【００２９】
粗エッジャ１０５は、熱間圧延ライン上面方向から見て、圧延材２００の幅方向の圧延を行う。
【００３０】
粗圧延機１０７は、単数又は複数スタンドを備え、圧延材２００の上下方向の圧延を行う。また、粗圧延機１０７は、温度低下防止等の観点から、ライン長を短くする必要があり、さらに複数パス（搬送方向に対する往復運動）による圧延が必要であることから、可逆式圧延機を含んで構成される場合が多い。また、粗圧延機１０７は、半製品である圧延材２００に高圧水を噴射し、表面の酸化膜を除去するためのデスケーラを備えている。圧延は、高温で行われるため、酸化膜が形成されやすく、このような酸化膜を除去するための装置を適宜用いる必要がある。
【００３１】
粗出側板幅計１０９は、圧延中の半製品である圧延材２００の板幅を測定する。
【００３２】
粗出側温度計１１１は、圧延中の半製品である圧延材２００の表面温度を測定する。
【００３３】
仕上入側温度計１１３は、粗圧延機１０７と仕上圧延機１１９の間の距離が長いため、仕上圧延機１１９の入口における圧延材２００の表面温度を測定する。
【００３４】
クロップシャー１１５は、圧延材２００の先尾端部を切断する。
【００３５】
セカンダリデスケーラ１１７は、粗圧延機１０７と仕上圧延機１１９の間の距離が長いため、仕上圧延機１１９の入口に設けられ、仕上圧延後の圧延材２００の表面性状を良くするため、粗圧延された圧延材２００表面に形成される酸化膜を、圧延材２００の上下方向から高圧水を噴射することにより除去する。
【００３６】
仕上圧延機１１９は、スタンドと呼ばれる圧延ロールが複数列設置されたタンデム式が採用されており、複数の圧延ロールで上下方向に圧延することにより、目標板厚の圧延材２００を得ることができる。この仕上圧延機１１９のスタンドおよびスタンド間には、酸化膜形成を抑制するため、及び温度制御を行うために、スプレーが備えられている。
【００３７】
仕上出側板厚計１２１は、仕上圧延機１１９により圧延された圧延材２００の板厚を測定する。
【００３８】
Ｘ線測定器の一種であるマルチゲージ( Multi-Channel Gauge)１２３は、Ｘ線の検出器を圧延材２００の幅方向に並べた形態をしており、幅方向における板厚分布が測定できることから、板厚、クラウン、板幅など複数の種類のプロセス値を１台で測定できる複合型測定器である。
【００３９】
仕上出側温度計１２５は、仕上圧延機１１９による圧延後の圧延材２００の表面温度を測定する。圧延材２００の温度は、製品の金属組織の形成や材質と密接に関連しており、適切な温度に管理される必要がある。
【００４０】
平坦度計１２７は、仕上圧延機１１９による圧延後の圧延材２００の平坦度を測定する。また、平坦度計１２７は、複数のＣＣＤカメラを備えており、圧延材２００の板幅を測定することも可能である。平坦度計１２７はマルチゲージ１２３より測定精度が高いので、仕上圧延機１１９出側の板幅値としては、平坦度計１２７により測定された板幅値が用いられる場合が多い。
【００４１】
ランアウトラミナースプレー冷却部１２９は、圧延材２００の温度を制御するために、冷却水により圧延材２００を冷却する装置である。これらには、通常のランナウトテーブル冷却装置に加えて、前後に強制冷却装置が備えられることもある。
【００４２】
コイラ入側温度計１３１は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９により冷却された圧延材２００の表面温度を測定する。圧延材２００の温度は、圧延製品の金属組織の形成や材質と密接に関連しており、適切な温度に管理される必要がある。
【００４３】
コイラ入側板幅計１３３は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９により冷却された圧延材２００の板幅を測定する。通常の圧延では、オーステナイト域まで加熱された圧延材２００は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９においてフェライトやパーライトなどの組織に変態するため変態後の板幅を測定する。また、仕上圧延機１１９出側で約860℃前後、コイラ１３５入側で約600℃前後であることから、より室温に近い状態で測定することにより、線膨張による室温との誤差がより少ない状態で板幅を測定することができる。
【００４４】
コイラ１３５は、圧延材２００を搬送するために巻き取る。
【００４５】
図２は、熱間圧延装置１０００が備える粗圧延機１０７による圧延材２００の圧延を説明した側面図である。
【００４６】
図２に示すように、粗圧延機１０７は、入側搬送テーブル１０ａと、ロールセット７と、圧延加重検出器８と、ピックアップ量変更部９と、出側搬送テーブル１０ｂと、モータ４と、モータパワー測定器５とを備えている。
【００４７】
入側搬送テーブル１０ａは、圧延材２００をロールセット７の方向（搬送方向）へ搬送する。
【００４８】
ロールセット７は、モータ４の駆動力により回転駆動する上ワークロール７ａ及び下ワークロール７ｂを備えており、入側搬送テーブル１０ａにより搬送される圧延材２００を、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する。ここで、初期サイズとは、圧延前の圧延材２００の搬送方向の板長、板幅、板厚のうち、少なくともいずれか１つのことをいい、目標サイズとは、圧延後の圧延材２００の搬送方向の板長、板幅、板厚のうち、少なくともいずれか１つのことをいう。
【００４９】
また、圧延材２００の反りや噛み込み不良を抑制するために、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１と、下ワークロール７ｂの最上点高さ２０２との間に差を設けており、この高さの差をピックアップ量Δｄという。そして、圧延材２００が入射する角度、即ち、圧延材２００が上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとに噛み込まれる際に、圧延材２００と、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１との間で形成される角度を入射角αとする。
【００５０】
ロールセット７の下方には、ロールセット７を上下方向に昇降させることにより、ピックアップ量Δｄを変更するピックアップ量変更部９が設けられている。
【００５１】
また、上ワークロール７ａの上方には、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧して圧延する際の圧延荷重を検出する圧延加重検出器８が設けられており、モータ４には、モータ４のモータパワーを測定するモータパワー測定器５が設けられている。
【００５２】
なお、ここでは、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する粗圧延機１０７を例に挙げて説明したが、押圧する回数は１回に限らず、複数回でもよい。例えば、圧延材２００を搬送方向に前後させることにより、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から複数回押圧することにより圧延（リバース圧延）するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、本発明は、粗圧延機１０７に限らず、ロールセット７を複数備え、複数のロールセット７で圧延材２００を圧延する圧延機、例えば、仕上圧延機１１９のようにタンデム圧延機で各スタンド１パスずつ一方向に圧延する場合でも適用することができる。
【００５４】
≪制御装置１の機能構成≫
次に、本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。なお、ここでは、圧延材２００を搬送方向に前後させることにより、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から複数回押圧することにより圧延（リバース圧延）する粗圧延機１０７を例に挙げて説明する。なお、ロールセット７を通過した回数をパスという。
【００５６】
図３に示すように、制御システム１００は、上位計算機３０１と、制御装置１と、ピックアップ量変更部９とを備えている。
【００５７】
上位計算機３０１は、利用者の操作に基づいて、圧延材２００の成分調整時の実測情報に基づいた化学的な成分情報と、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズとを含む要求信号を制御装置１に供給する。
【００５８】
制御装置１は、上位計算機３０１から供給された要求信号に基づいて、ピックアップ量を計算し、計算したピックアップ量に基づいて、ピックアップ量変更部９を制御する。
【００５９】
制御装置１は、パススケジュール計算部１２と、入射角度情報記憶部１３と、ピックアップ量計算部１４と、ピックアップ記憶部１７と、ピックアップ量変更タイミング計算部１５と、ピックアップ量変更制御部１６とを備えている。
【００６０】
パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する。例えば、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１により供給された圧延前における圧延材２００の板厚と、圧延後における圧延材２００の板厚と、圧延後の圧延材２００の板幅とに基づいて、各パスの厚み方向の圧下量を、圧下量配分、荷重比配分などを考慮して計算する。
【００６１】
ここで、圧下量とは、圧延前および圧延後の圧延材２００の板厚差である。また荷重比は、すべてのパスのうちもっとも荷重の高いパスの荷重を用いて各パスの荷重を割った比である。パススケジュール計算部１２による圧下量の計算により、各パスの圧延材２００のサイズ、すなわち板厚、板幅および板長さは既知となる。
【００６２】
入射角度情報記憶部１３は、粗圧延機１０７が圧延するための圧延条件と、圧延材２００に反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αとを関連づけて、入射角情報として記憶する。
【００６３】
図４は、本発明の実施例１に係る制御装置が備える入射角度情報記憶部１３が記憶している入射角情報の一例を示した図である。
【００６４】
図４に示すように、圧延材２００の鋼種４０１と、圧延材２００とロールセット７との接触投影弧長を、ロールセット７への入側と出側における圧延材２００の板厚の平均値で除した値である形状比４０２と、圧延材２００の温度４０３と、入射角度４０４とが関連づけられて、入射角情報として記憶されている。これらのうち、鋼種４０１と、形状比４０２と、温度４０３とを、ここでは圧延条件という。また、入射角度４０４は、実験などで予め求めた対象圧延ラインで反りが発生しない角度、又は操業圧延中に反りが発生せず良好に圧延された場合の角度として予め決められた角度である。
【００６５】
ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、入射角度情報記憶部１３に記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算する。
【００６６】
具体的には、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２が計算する各パスの圧延条件と、入射角度情報記憶部１３の入射角情報に含まれる入射角度αとの幾何学的および力学的関係を用い、各パスのピックアップ量Δｄの設定値を計算する。ここで、上述したように、ピックアップ量Δｄは、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１と下ワークロール７ｂの最上点高さ２０２との差である。
【００６７】
例えば、圧延材２００の板厚が厚く、板長さが短い場合や、圧延材２００の温度が低い場合などで、圧延材２００がたわまないと仮定できる条件では、図２のように、圧延材２００の尾端が入側搬送テーブル１０ａに接触し、圧延材２００が上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとの間に噛み込まれる際の入射角度αは、圧延材２００と入側搬送テーブル１０ａとがなす角度となる。
【００６８】
この場合、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された各パスの圧延前の圧延材２００の板長さLと、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αとにより、幾何学的に、下記の（数式１）を用いてピックアップ量Δｄを算出する。
【数１】
【００６９】
しかしながら、圧延材２００の板厚が薄く、板長さが長い条件や圧延材２００の温度が高いと下方へたわみが生じる場合がある。
【００７０】
そこで、ピックアップ量計算部１４は、圧延材２００にたわみが生じる場合、圧延材２００が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量をピックアップ量として計算する。
【００７１】
図５は、圧延材２００にたわみが生じた場合における粗圧延機１０７の側面を模式的に示した図であり、図６は、圧延材２００にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【００７２】
図５に示すように、圧延材２００にたわみが生じると、圧延材２００は下方向に湾曲して、点Ａにおいて、入側搬送テーブル１０ａと接触する。また、撓んだ圧延材２００は、下ワークロール７ｂの上部の点Ｂにおいて接触している。
【００７３】
このとき、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１（パスライン）上における点Ｂの直下の位置から点Ａまでのの距離をｘとする。
【００７４】
そして、図６に示すように、ピックアップ量計算部１４は、入射角度αを、たとえば、点Ａと点Ｂを結ぶ直線とパスラインとの角度（傾斜角度）φと近似し、α＝φとする。そして、ピックアップ量計算部１４は、当該パスにおいて、入射角度情報記憶部１３から抽出された入射角度となるピックアップ量Δｄを幾何学的に、下記の（数式２）を用いて計算する。
【数２】
【００７５】
また、図６に示すように、長さ2xの梁が両端支持されている状態を仮定すると、梁のたわみが最大となる位置において圧延材２００がパスラインと接触し、この最大たわみ量δはピックアップ量Δｄに等しい。
【００７６】
そこで、ピックアップ量計算部１４は、両端支持の梁の最大たわみの式を変形した（数式３）を用いてピックアップ量Δｄを力学的に計算する。
【数３】
【００７７】
ここで、wは単位長あたりの荷重、Eはヤング率、Iは断面二次モーメントである。
【００７８】
なお、単位長あたりの荷重は、圧延材２００の体積密度ρ、板厚Ｈ、板幅Ｂにより、下記の（数式４）を用いて計算される。
【数４】
【００７９】
ここでgは重力加速度である。ヤング率Eは、圧延材２００の温度や成分によって異なる。予めテーブル等を用意しておき、パススケジュール計算部１２で計算される温度計算値に対応するヤング率を選択することや、適切な代表値を選択するなどする。
【００８０】
ピックアップ量計算部１４は、当該パスの板厚H、板幅Bに基づいて、下記の（数式５）を用いて断面二次モーメントＩを計算する。
【数５】
【００８１】
（数式１）、（数式２）およびα＝φとすると、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αに基づいて、下記の（数式６）を用いて、ピックアップ量Δｄを計算する。
【数６】
【００８２】
また、図７に示すように、長さ2xの梁が両端支持されている状態を仮定し、入射角度αを圧延材２００が下ワークロール７ｂと接触する点Bにおける圧延材２００下面の圧延方向の接線とパスラインとの角度θと近似し、α＝θとする。ここで、θは、両端支持梁の最大たわみ角度に等しいため、ピックアップ量計算部１４は、最大たわみ角度を求める公式を変形した下記の（数式７）を用いて、角度θを計算する。
【数７】
【００８３】
そして、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から抽出された反りが発生しない入射角度αを（数式７）のθに代入して、下記の（数式８）を用いて、ｘを計算する。
【数８】
【００８４】
ここで、両端支持梁を仮定した場合、ピックアップ量Δｄは（数式３）で表される最大たわみ量となる。そこで、ピックアップ量計算部１４は、（数式８）を用いて計算したｘと、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αから、下記の（数式９）を用いて、ピックアップ量Δｄを算出する。
【数９】
【００８５】
ピックアップ記憶部１７は、ピックアップ量計算部１４により算出されたピックアップ量Δｄを記憶する。
【００８６】
ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、たとえば、前パスで圧延材２００の尾端が粗圧延機１０７から抜ける尻抜けタイミングと、該当パスで圧延材２００の先端が粗圧延機１０７に噛み込まれる噛み込みタイミングとの間で、ピックアップ量を変更するようなピックアップ量変更タイミングｔを計算する。
【００８７】
ここで、尻抜けタイミングや噛み込みタイミングは、たとえば、図示しない圧延材２００のトラッキング装置による計算、圧延荷重計算装置による圧延荷重が変化するタイミングの計算などにより得られる。
【００８８】
ピックアップ量変更制御部１６は、ピックアップ量変更タイミング計算部１５により計算するピックアップ量変更タイミングｔで、ピックアップ記憶部１７に記憶されたピックアップ量Δｄの設定値となるように、下ワークロール７ｂと入側搬送テーブル１０ａとの高さに差を設ける。具体的には、ピックアップ量変更制御部１６は、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させ、ピックアップ量Δｄを変更する。
【００８９】
このように、ピックアップ量Δｄは、下ワークロール７ｂの位置を圧延ラインと垂直方向に上下に変更できる装置を備えた圧延機や、入側搬送テーブル１０ａの位置を圧延ラインと垂直方向に上下に変更できる装置を備えた圧延ラインにおいて、機械的に変更することができる。
【００９０】
また、ピックアップ量変更制御部１６がピックアップ量Δｄを油圧等により高速に変更できる装置を備える場合、ピックアップ量Δｄの変更による圧延効率の低下を防ぐことができる。
【００９１】
≪制御装置１の作用≫
次に、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００の作用について説明する。
【００９２】
図８は、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００の作用を示したブロック図である。
【００９３】
図８に示すように、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１から要求信号が供給されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
ステップＳ１０１において、上位計算機３０１から要求信号が供給されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する（ステップＳ１０３）。
【００９５】
次に、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件に対応する反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αを抽出する（ステップＳ１０５）。
【００９６】
そして、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、抽出した入射角度αとに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算し（ステップＳ１０７）、計算したピックアップ量をピックアップ記憶部１７に記憶させる（ステップＳ１０９）。
【００９７】
次に、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”を代入する（ステップＳ１１１）。
【００９８】
そして、ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔを計算する（ステップＳ１１３）。
【００９９】
そして、ピックアップ量変更制御部１６は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔに達した場合、ピックアップ記憶部１７に記憶されたピックアップ量を読み出し、この読み出したピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させる（ステップＳ１１５）。
【０１００】
次に、粗圧延機１０７は、設定されたピックアップ量で、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を開始する（ステップＳ１１７）。
【０１０１】
そして、圧延材２００の圧延条件を満たすか否かにより圧延を終了したか否かを判定し（ステップＳ１１９）、圧延が終了していない場合（ＮＯの場合）、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”だけ加算する（ステップＳ１２１）。
【０１０２】
以上のように、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００によれば、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、入射角度情報記憶部１３に記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算するので、高性能な計算機を用いることなく、適正なピックアップ量を設定することができる。
【実施例２】
【０１０３】
本発明の実施例１では、圧延材２００の圧延前に各パス毎のピックアップ量を予め計算して記憶しておき、圧延時に読み出したピックアップ量を設定する制御装置１を例に挙げて説明した。
【０１０４】
本発明の実施例２では、圧延材２００の圧延中に、各パス毎に圧延実績（圧延状態の実績値）を反映したピックアップ量を計算し、ピックアップ量を設定する制御装置を例に挙げて説明する。
【０１０５】
図９は、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの機能構成を示したブロック図である。
【０１０６】
図９に示すように、制御システム１００Ａは、上位計算機３０１と、制御装置１Ａと、ピックアップ量変更部９とを備えている。ここで、上位計算機３０１と、ピックアップ量変更部９とは、それぞれ本発明の実施例１に係る制御装置１が備えるそれぞれ同一符号が付された構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１０７】
制御装置１Ａは、上位計算機３０１から供給された要求信号に基づいて、ピックアップ量を計算し、計算したピックアップ量に基づいて、ピックアップ量変更部９を制御する。
【０１０８】
制御装置１Ａは、圧延実績収集部１９と、パススケジュール計算部１２と、入射角度情報記憶部１３と、ピックアップ量計算部１４と、ピックアップ量変更タイミング計算部１５と、ピックアップ量変更制御部１６とを備えている。これらの構成のうち、圧延実績収集部１９以外の構成については、それぞれ本発明の実施例１に係る制御装置１が備えるそれぞれ同一符号が付された構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１０９】
圧延実績収集部１９は、圧延中に各パスのモータパワーや圧下量などの圧延実績を収集する。例えば、圧延実績収集部１９は、モータパワー測定器５により測定されたモータ４のモータパワーを収集する。また、圧延実績収集部１９は、圧延加重検出器８により検出された圧延荷重を収集する。
【０１１０】
そして、圧延実績収集部１９は、収集された圧延荷重をＰ（ton）、圧延後の圧延材２００の板厚をｈ（mm）、圧下位置Ｓ（mm）として、下記の（数式１０）に示すゲージメータ式を用いて、圧延後の圧延材２００の板厚ｈを算出する。
【０１１１】
ｈ＝Ｓ＋（Ｐ／Ｍ） （数式１０）
なお、Ｍ（ton/mm）は、ミル定数と呼ばれる圧延荷重に対する圧延機の弾性係数である。
【０１１２】
そして、圧延実績収集部１９は、圧延前の圧延材２００の板厚と、（数式１０）を用いて計算した圧延後の圧延材２００の板厚の差として圧下量を計算し、計算した圧下量とモータパワーとを圧延実績としてパススケジュール計算部１２へ供給する。
【０１１３】
≪制御装置１Ａの作用≫
次に、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの作用について説明する。
【０１１４】
図１０は、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの作用を示したブロック図である。
【０１１５】
図１０に示すように、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１から要求信号が供給されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【０１１６】
ステップＳ２０１において、上位計算機３０１から要求信号が供給されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する（ステップＳ２０３）。
【０１１７】
次に、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”を代入する（ステップＳ２０７）。
【０１１８】
次に、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件に対応する反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αを抽出する（ステップＳ２０９）。
【０１１９】
そして、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、抽出した入射角度αとに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算する（ステップＳ２１１）。
【０１２０】
次に、ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔを計算する（ステップＳ２１３）。
【０１２１】
そして、ピックアップ量変更制御部１６は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔに達した場合、ピックアップ量計算部１４により計算されたピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させる（ステップＳ２１５）。
【０１２２】
次に、粗圧延機１０７は、設定されたピックアップ量で、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を開始する（ステップＳ２１７）。
【０１２３】
そして、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を終了した場合（ステップＳ２１９）、圧延実績収集部１９は、圧延中における各パスのモータパワーや圧下量などの圧延実績を収集する（ステップＳ２２１）。
【０１２４】
次に、パススケジュール計算部１２は、圧延実績収集部１９により収集された圧延実績、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を再計算する（ステップＳ２２３）。
【０１２５】
そして、圧延材２００の圧延条件を満たすか否かにより圧延を終了したか否かを判定し（ステップＳ２２５）、圧延が終了していない場合（ＮＯの場合）、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”だけ加算する（ステップＳ２２７）。
【０１２６】
以上のように、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００によれば、パス毎、即ち上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとにより圧延材２００を押圧する度に、圧延実績収集部１９により収集された圧延実績（圧延状態の実績値）、初期サイズ、及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算するので、パス毎に、より適正なピックアップ量を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明に係る制御装置、制御方法、及び制御プログラムは、圧延材を圧延する熱間圧延装置を制御する制御装置、制御方法、及び制御プログラムに利用できる。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１Ａ…制御装置
４…モータ
５…モータパワー測定器
７…ロールセット
７ａ…上ワークロール
７ｂ…下ワークロール
８…圧延加重検出器
９…ピックアップ量変更部
１０ａ…入側搬送テーブル
１０ｂ…出側搬送テーブル
１２…パススケジュール計算部（圧延条件計算手段）
１３…入射角度情報記憶部
１４…ピックアップ量計算部
１５…ピックアップ量変更タイミング計算部
１６…ピックアップ量変更制御部
１７…ピックアップ記憶部
１９…圧延実績収集部
１００，１００Ａ…制御システム
１０００…熱間圧延装置
１０１…加熱炉
１０３…プライマリデスケーラ
１０５…粗エッジャ
１０７…粗圧延機
１１５…クロップシャー
１１７…セカンダリデスケーラ
１１９…仕上圧延機
１２３…マルチゲージ
１２９…ランアウトラミナースプレー冷却部
１３５…コイラ
２００…圧延材
３０１…上位計算機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延装置を制御する制御装置に係り、特に、圧延材を圧延する際に発生する圧延材の先端反りを抑制する制御装置、制御方法、及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、金属材料の圧延ラインとしては、鉄鋼の板を製造する熱間薄板圧延、厚板圧延、冷間圧延のライン、またアルミや銅の圧延ラインなどがある。このうち、熱間薄板圧延ラインでの粗圧延機での圧延や、厚板圧延ラインでの圧延では、１台又は複数台の圧延機で複数パスに渡って、板厚方向に圧延するリバース圧延が行われる。また、熱間薄板圧延ラインの仕上圧延機は、複数スタンドから成り、各スタンドで１パスずつ一方向に圧延するタンデム圧延が行われる。
【０００３】
熱間薄板圧延や厚板圧延では、圧延材の長手方向先端や尾端が上方向に曲がる上反りや、下方向に曲がる下反りが発生する場合がある。圧延材の反りは、圧延材の圧延機への噛み込み不良、搬送テーブルローラ等の設備破損、製品形状不良、など諸問題の要因となる。なお、圧延ラインにおいて圧延される金属材料は、その圧延過程における形状からスラブ、バー、コイルとも呼ばれるが、以降、圧延材という呼称で統一するものとする。
【０００４】
反りが発生する要因は、鈴木 弘 著、「圧延百話」第６４話（株式会社 養賢堂、２０００年）などに示されており、一般に圧延材の上下面における、摩擦係数の非対称、ロール速度の非対称、ロール条件の非対称、圧延材温度などの非対称、および圧延材の入射角度などが要因であるといわれ、これらの要因が複合的に組み合わさった場合もある。これらの要因のうち、圧延材の入射角度は、反りの問題に加え、圧延材の噛み込み不良との関係が大きい。
【０００５】
反りや噛み込み不良を抑制する方法として、反りや噛み込み不良を抑制するような入射角度で圧延材が圧延機に噛み込まれるように搬送テーブルの最上点高さと下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を制御する方法の有効性が知られており、たとえば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４０８８３号公報
【特許文献２】特許第３９９３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スラブ厚などの初期板厚からバー厚などの目標板厚までリバース圧延やタンデム圧延など複数パスで圧延する場合は、反りや噛み込み不良を発生しない入射角度が同じと仮定しても、パス毎に圧延材の形状、特に圧延材の板長さが変化するため、ピックアップ量と入射角度の関係が一定ではない。そのため、ピックアップ量を固定値とした場合、パス毎に入射角度が変化し、反りや噛み込み不良が発生する場合がある。また、パス毎に圧延材の形状、特に板厚や板幅が変化するため、反りや噛み込み不良を発生しない入射角度も、パス毎に異なる場合がある。
【０００８】
特許文献１記載の技術では、全パスの入射角度がある許容値内となるようなピックアップ量に予め設定し、入射角度が許容値内のパスでは、圧延効率の観点でピックアップ量の変更を行わないので、適正なピックアップ量を設定することが困難であった。
【０００９】
また、特許文献１記載の技術では、反りが発生しない入射角度の許容値を基準として、ピックアップ量を圧延機や搬送テーブルと圧延材との幾何学関係から計算するが、幾何学的関係式が複雑なため、ニュートン・ラプソン法などの繰り返し計算を要する。そのため、高性能な計算機を必要とし、その分製造コストが高くなるという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術では、リバース圧延の各パスにおいて、反りの予測および反りを抑制する入射角度の計算をし、反りを解消する入射角度で各パスの圧延を行うが、入射角度の調節方法については、たとえば搬送テーブルを上下するとのみ記述され、具体的手法は開示されておらず、適正なピックアップ量を設定することが困難であった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で、適正なピックアップ量を設定する制御装置、制御方法、及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御装置であって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶手段と、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算手段と、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算手段と、前記ピックアップ量計算手段により計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御手段と、を備えたことにある。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第２の特徴は、前記ピックアップ量計算手段は、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定手段をさらに備え、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算手段は、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出手段により測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御方法であって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、を有することにある。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第２の特徴は、前記ピックアップ量計算ステップは、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御方法の第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算ステップは、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第１の特徴は、圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御するコンピュータが実行する制御プログラムであって、前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、を前記コンピュータに実行させることにある。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第２の特徴は、前記ピックアップ量計算ステップは、前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算することにある。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御プログラムの第３の特徴は、前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、前記圧延手段は、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、前記圧延条件計算ステップは、前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算することにある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の制御装置、制御方法、及び制御プログラムによれば、簡易な装置構成で、適正なピックアップ量を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る制御装置により制御される熱間圧延装置の構成を示した構成図である。
【図２】熱間圧延装置が備える粗圧延機による圧延材の圧延を説明した側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る制御装置が備える入射角度情報記憶部が記憶している入射角情報の一例を示した図である。
【図５】圧延材にたわみが生じた場合における粗圧延機の側面を模式的に示した図であり、
【図６】圧延材にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【図７】圧延材にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【図８】本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの作用を示したブロック図である。
【図９】本発明の実施例２に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る制御装置が適用された制御システムの作用を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る実施例について、図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１に係る制御装置について説明する。
【００２５】
≪熱間圧延装置の構成≫
図１は、本発明の実施例１に係る制御装置により制御される熱間圧延装置の構成を示した構成図である。図１中の矢印は、熱間圧延装置（熱間圧延ライン）において圧延される圧延材２００が搬送される搬送方向を示している。一般的に、圧延材２００は、熱間圧延装置において圧延される過程において、スラブ、バー、コイルとも呼ばれるが、ここでは、圧延材２００という呼称で統一するものとする。
【００２６】
図１に示すように、熱間圧延装置１０００は、加熱炉１０１と、プライマリデスケーラ１０３と、粗エッジャ１０５と、粗圧延機１０７と、粗出側板幅計１０９と、粗出側温度計１１１と、仕上入側温度計１１３と、クロップシャー１１５と、セカンダリデスケーラ１１７と、仕上圧延機１１９と、仕上出側板厚計１２１と、マルチゲージ１２３と、仕上出側温度計１２５と、平坦度計１２７と、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９と、コイラ入側温度計１３１と、コイラ入側板幅計１３３と、コイラ１３５とを備える。
【００２７】
加熱炉１０１は、圧延材２００を加熱するための炉である。
【００２８】
プライマリデスケーラ１０３は、加熱炉１０１の加熱により圧延材２００表面に形成された酸化膜を、圧延材２００の上下方向から高圧水を噴射することにより除去する。
【００２９】
粗エッジャ１０５は、熱間圧延ライン上面方向から見て、圧延材２００の幅方向の圧延を行う。
【００３０】
粗圧延機１０７は、単数又は複数スタンドを備え、圧延材２００の上下方向の圧延を行う。また、粗圧延機１０７は、温度低下防止等の観点から、ライン長を短くする必要があり、さらに複数パス（搬送方向に対する往復運動）による圧延が必要であることから、可逆式圧延機を含んで構成される場合が多い。また、粗圧延機１０７は、半製品である圧延材２００に高圧水を噴射し、表面の酸化膜を除去するためのデスケーラを備えている。圧延は、高温で行われるため、酸化膜が形成されやすく、このような酸化膜を除去するための装置を適宜用いる必要がある。
【００３１】
粗出側板幅計１０９は、圧延中の半製品である圧延材２００の板幅を測定する。
【００３２】
粗出側温度計１１１は、圧延中の半製品である圧延材２００の表面温度を測定する。
【００３３】
仕上入側温度計１１３は、粗圧延機１０７と仕上圧延機１１９の間の距離が長いため、仕上圧延機１１９の入口における圧延材２００の表面温度を測定する。
【００３４】
クロップシャー１１５は、圧延材２００の先尾端部を切断する。
【００３５】
セカンダリデスケーラ１１７は、粗圧延機１０７と仕上圧延機１１９の間の距離が長いため、仕上圧延機１１９の入口に設けられ、仕上圧延後の圧延材２００の表面性状を良くするため、粗圧延された圧延材２００表面に形成される酸化膜を、圧延材２００の上下方向から高圧水を噴射することにより除去する。
【００３６】
仕上圧延機１１９は、スタンドと呼ばれる圧延ロールが複数列設置されたタンデム式が採用されており、複数の圧延ロールで上下方向に圧延することにより、目標板厚の圧延材２００を得ることができる。この仕上圧延機１１９のスタンドおよびスタンド間には、酸化膜形成を抑制するため、及び温度制御を行うために、スプレーが備えられている。
【００３７】
仕上出側板厚計１２１は、仕上圧延機１１９により圧延された圧延材２００の板厚を測定する。
【００３８】
Ｘ線測定器の一種であるマルチゲージ( Multi-Channel Gauge)１２３は、Ｘ線の検出器を圧延材２００の幅方向に並べた形態をしており、幅方向における板厚分布が測定できることから、板厚、クラウン、板幅など複数の種類のプロセス値を１台で測定できる複合型測定器である。
【００３９】
仕上出側温度計１２５は、仕上圧延機１１９による圧延後の圧延材２００の表面温度を測定する。圧延材２００の温度は、製品の金属組織の形成や材質と密接に関連しており、適切な温度に管理される必要がある。
【００４０】
平坦度計１２７は、仕上圧延機１１９による圧延後の圧延材２００の平坦度を測定する。また、平坦度計１２７は、複数のＣＣＤカメラを備えており、圧延材２００の板幅を測定することも可能である。平坦度計１２７はマルチゲージ１２３より測定精度が高いので、仕上圧延機１１９出側の板幅値としては、平坦度計１２７により測定された板幅値が用いられる場合が多い。
【００４１】
ランアウトラミナースプレー冷却部１２９は、圧延材２００の温度を制御するために、冷却水により圧延材２００を冷却する装置である。これらには、通常のランナウトテーブル冷却装置に加えて、前後に強制冷却装置が備えられることもある。
【００４２】
コイラ入側温度計１３１は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９により冷却された圧延材２００の表面温度を測定する。圧延材２００の温度は、圧延製品の金属組織の形成や材質と密接に関連しており、適切な温度に管理される必要がある。
【００４３】
コイラ入側板幅計１３３は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９により冷却された圧延材２００の板幅を測定する。通常の圧延では、オーステナイト域まで加熱された圧延材２００は、ランアウトラミナースプレー冷却部１２９においてフェライトやパーライトなどの組織に変態するため変態後の板幅を測定する。また、仕上圧延機１１９出側で約860℃前後、コイラ１３５入側で約600℃前後であることから、より室温に近い状態で測定することにより、線膨張による室温との誤差がより少ない状態で板幅を測定することができる。
【００４４】
コイラ１３５は、圧延材２００を搬送するために巻き取る。
【００４５】
図２は、熱間圧延装置１０００が備える粗圧延機１０７による圧延材２００の圧延を説明した側面図である。
【００４６】
図２に示すように、粗圧延機１０７は、入側搬送テーブル１０ａと、ロールセット７と、圧延加重検出器８と、ピックアップ量変更部９と、出側搬送テーブル１０ｂと、モータ４と、モータパワー測定器５とを備えている。
【００４７】
入側搬送テーブル１０ａは、圧延材２００をロールセット７の方向（搬送方向）へ搬送する。
【００４８】
ロールセット７は、モータ４の駆動力により回転駆動する上ワークロール７ａ及び下ワークロール７ｂを備えており、入側搬送テーブル１０ａにより搬送される圧延材２００を、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する。ここで、初期サイズとは、圧延前の圧延材２００の搬送方向の板長、板幅、板厚のうち、少なくともいずれか１つのことをいい、目標サイズとは、圧延後の圧延材２００の搬送方向の板長、板幅、板厚のうち、少なくともいずれか１つのことをいう。
【００４９】
また、圧延材２００の反りや噛み込み不良を抑制するために、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１と、下ワークロール７ｂの最上点高さ２０２との間に差を設けており、この高さの差をピックアップ量Δｄという。そして、圧延材２００が入射する角度、即ち、圧延材２００が上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとに噛み込まれる際に、圧延材２００と、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１との間で形成される角度を入射角αとする。
【００５０】
ロールセット７の下方には、ロールセット７を上下方向に昇降させることにより、ピックアップ量Δｄを変更するピックアップ量変更部９が設けられている。
【００５１】
また、上ワークロール７ａの上方には、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧して圧延する際の圧延荷重を検出する圧延加重検出器８が設けられており、モータ４には、モータ４のモータパワーを測定するモータパワー測定器５が設けられている。
【００５２】
なお、ここでは、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する粗圧延機１０７を例に挙げて説明したが、押圧する回数は１回に限らず、複数回でもよい。例えば、圧延材２００を搬送方向に前後させることにより、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から複数回押圧することにより圧延（リバース圧延）するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、本発明は、粗圧延機１０７に限らず、ロールセット７を複数備え、複数のロールセット７で圧延材２００を圧延する圧延機、例えば、仕上圧延機１１９のようにタンデム圧延機で各スタンド１パスずつ一方向に圧延する場合でも適用することができる。
【００５４】
≪制御装置１の機能構成≫
次に、本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の実施例１に係る制御装置が適用された制御システムの機能構成を示したブロック図である。なお、ここでは、圧延材２００を搬送方向に前後させることにより、上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとで上下方向から複数回押圧することにより圧延（リバース圧延）する粗圧延機１０７を例に挙げて説明する。なお、ロールセット７を通過した回数をパスという。
【００５６】
図３に示すように、制御システム１００は、上位計算機３０１と、制御装置１と、ピックアップ量変更部９とを備えている。
【００５７】
上位計算機３０１は、利用者の操作に基づいて、圧延材２００の成分調整時の実測情報に基づいた化学的な成分情報と、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズとを含む要求信号を制御装置１に供給する。
【００５８】
制御装置１は、上位計算機３０１から供給された要求信号に基づいて、ピックアップ量を計算し、計算したピックアップ量に基づいて、ピックアップ量変更部９を制御する。
【００５９】
制御装置１は、パススケジュール計算部１２と、入射角度情報記憶部１３と、ピックアップ量計算部１４と、ピックアップ記憶部１７と、ピックアップ量変更タイミング計算部１５と、ピックアップ量変更制御部１６とを備えている。
【００６０】
パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する。例えば、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１により供給された圧延前における圧延材２００の板厚と、圧延後における圧延材２００の板厚と、圧延後の圧延材２００の板幅とに基づいて、各パスの厚み方向の圧下量を、圧下量配分、荷重比配分などを考慮して計算する。
【００６１】
ここで、圧下量とは、圧延前および圧延後の圧延材２００の板厚差である。また荷重比は、すべてのパスのうちもっとも荷重の高いパスの荷重を用いて各パスの荷重を割った比である。パススケジュール計算部１２による圧下量の計算により、各パスの圧延材２００のサイズ、すなわち板厚、板幅および板長さは既知となる。
【００６２】
入射角度情報記憶部１３は、粗圧延機１０７が圧延するための圧延条件と、圧延材２００に反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αとを関連づけて、入射角情報として記憶する。
【００６３】
図４は、本発明の実施例１に係る制御装置が備える入射角度情報記憶部１３が記憶している入射角情報の一例を示した図である。
【００６４】
図４に示すように、圧延材２００の鋼種４０１と、圧延材２００とロールセット７との接触投影弧長を、ロールセット７への入側と出側における圧延材２００の板厚の平均値で除した値である形状比４０２と、圧延材２００の温度４０３と、入射角度４０４とが関連づけられて、入射角情報として記憶されている。これらのうち、鋼種４０１と、形状比４０２と、温度４０３とを、ここでは圧延条件という。また、入射角度４０４は、実験などで予め求めた対象圧延ラインで反りが発生しない角度、又は操業圧延中に反りが発生せず良好に圧延された場合の角度として予め決められた角度である。
【００６５】
ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、入射角度情報記憶部１３に記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算する。
【００６６】
具体的には、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２が計算する各パスの圧延条件と、入射角度情報記憶部１３の入射角情報に含まれる入射角度αとの幾何学的および力学的関係を用い、各パスのピックアップ量Δｄの設定値を計算する。ここで、上述したように、ピックアップ量Δｄは、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１と下ワークロール７ｂの最上点高さ２０２との差である。
【００６７】
例えば、圧延材２００の板厚が厚く、板長さが短い場合や、圧延材２００の温度が低い場合などで、圧延材２００がたわまないと仮定できる条件では、図２のように、圧延材２００の尾端が入側搬送テーブル１０ａに接触し、圧延材２００が上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとの間に噛み込まれる際の入射角度αは、圧延材２００と入側搬送テーブル１０ａとがなす角度となる。
【００６８】
この場合、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された各パスの圧延前の圧延材２００の板長さLと、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αとにより、幾何学的に、下記の（数式１）を用いてピックアップ量Δｄを算出する。
【数１】
【００６９】
しかしながら、圧延材２００の板厚が薄く、板長さが長い条件や圧延材２００の温度が高いと下方へたわみが生じる場合がある。
【００７０】
そこで、ピックアップ量計算部１４は、圧延材２００にたわみが生じる場合、圧延材２００が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量をピックアップ量として計算する。
【００７１】
図５は、圧延材２００にたわみが生じた場合における粗圧延機１０７の側面を模式的に示した図であり、図６は、圧延材２００にたわみが生じた場合におけるピックアップ量の計算を説明した図である。
【００７２】
図５に示すように、圧延材２００にたわみが生じると、圧延材２００は下方向に湾曲して、点Ａにおいて、入側搬送テーブル１０ａと接触する。また、撓んだ圧延材２００は、下ワークロール７ｂの上部の点Ｂにおいて接触している。
【００７３】
このとき、入側搬送テーブル１０ａの最上点高さ２０１（パスライン）上における点Ｂの直下の位置から点Ａまでのの距離をｘとする。
【００７４】
そして、図６に示すように、ピックアップ量計算部１４は、入射角度αを、たとえば、点Ａと点Ｂを結ぶ直線とパスラインとの角度（傾斜角度）φと近似し、α＝φとする。そして、ピックアップ量計算部１４は、当該パスにおいて、入射角度情報記憶部１３から抽出された入射角度となるピックアップ量Δｄを幾何学的に、下記の（数式２）を用いて計算する。
【数２】
【００７５】
また、図６に示すように、長さ2xの梁が両端支持されている状態を仮定すると、梁のたわみが最大となる位置において圧延材２００がパスラインと接触し、この最大たわみ量δはピックアップ量Δｄに等しい。
【００７６】
そこで、ピックアップ量計算部１４は、両端支持の梁の最大たわみの式を変形した（数式３）を用いてピックアップ量Δｄを力学的に計算する。
【数３】
【００７７】
ここで、wは単位長あたりの荷重、Eはヤング率、Iは断面二次モーメントである。
【００７８】
なお、単位長あたりの荷重は、圧延材２００の体積密度ρ、板厚Ｈ、板幅Ｂにより、下記の（数式４）を用いて計算される。
【数４】
【００７９】
ここでgは重力加速度である。ヤング率Eは、圧延材２００の温度や成分によって異なる。予めテーブル等を用意しておき、パススケジュール計算部１２で計算される温度計算値に対応するヤング率を選択することや、適切な代表値を選択するなどする。
【００８０】
ピックアップ量計算部１４は、当該パスの板厚H、板幅Bに基づいて、下記の（数式５）を用いて断面二次モーメントＩを計算する。
【数５】
【００８１】
（数式１）、（数式２）およびα＝φとすると、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αに基づいて、下記の（数式６）を用いて、ピックアップ量Δｄを計算する。
【数６】
【００８２】
また、図７に示すように、長さ2xの梁が両端支持されている状態を仮定し、入射角度αを圧延材２００が下ワークロール７ｂと接触する点Bにおける圧延材２００下面の圧延方向の接線とパスラインとの角度θと近似し、α＝θとする。ここで、θは、両端支持梁の最大たわみ角度に等しいため、ピックアップ量計算部１４は、最大たわみ角度を求める公式を変形した下記の（数式７）を用いて、角度θを計算する。
【数７】
【００８３】
そして、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から抽出された反りが発生しない入射角度αを（数式７）のθに代入して、下記の（数式８）を用いて、ｘを計算する。
【数８】
【００８４】
ここで、両端支持梁を仮定した場合、ピックアップ量Δｄは（数式３）で表される最大たわみ量となる。そこで、ピックアップ量計算部１４は、（数式８）を用いて計算したｘと、入射角度情報記憶部１３から抽出された各パスの反りが発生しないような入射角度αから、下記の（数式９）を用いて、ピックアップ量Δｄを算出する。
【数９】
【００８５】
ピックアップ記憶部１７は、ピックアップ量計算部１４により算出されたピックアップ量Δｄを記憶する。
【００８６】
ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、たとえば、前パスで圧延材２００の尾端が粗圧延機１０７から抜ける尻抜けタイミングと、該当パスで圧延材２００の先端が粗圧延機１０７に噛み込まれる噛み込みタイミングとの間で、ピックアップ量を変更するようなピックアップ量変更タイミングｔを計算する。
【００８７】
ここで、尻抜けタイミングや噛み込みタイミングは、たとえば、図示しない圧延材２００のトラッキング装置による計算、圧延荷重計算装置による圧延荷重が変化するタイミングの計算などにより得られる。
【００８８】
ピックアップ量変更制御部１６は、ピックアップ量変更タイミング計算部１５により計算するピックアップ量変更タイミングｔで、ピックアップ記憶部１７に記憶されたピックアップ量Δｄの設定値となるように、下ワークロール７ｂと入側搬送テーブル１０ａとの高さに差を設ける。具体的には、ピックアップ量変更制御部１６は、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させ、ピックアップ量Δｄを変更する。
【００８９】
このように、ピックアップ量Δｄは、下ワークロール７ｂの位置を圧延ラインと垂直方向に上下に変更できる装置を備えた圧延機や、入側搬送テーブル１０ａの位置を圧延ラインと垂直方向に上下に変更できる装置を備えた圧延ラインにおいて、機械的に変更することができる。
【００９０】
また、ピックアップ量変更制御部１６がピックアップ量Δｄを油圧等により高速に変更できる装置を備える場合、ピックアップ量Δｄの変更による圧延効率の低下を防ぐことができる。
【００９１】
≪制御装置１の作用≫
次に、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００の作用について説明する。
【００９２】
図８は、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００の作用を示したブロック図である。
【００９３】
図８に示すように、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１から要求信号が供給されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
ステップＳ１０１において、上位計算機３０１から要求信号が供給されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する（ステップＳ１０３）。
【００９５】
次に、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件に対応する反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αを抽出する（ステップＳ１０５）。
【００９６】
そして、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、抽出した入射角度αとに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算し（ステップＳ１０７）、計算したピックアップ量をピックアップ記憶部１７に記憶させる（ステップＳ１０９）。
【００９７】
次に、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”を代入する（ステップＳ１１１）。
【００９８】
そして、ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔを計算する（ステップＳ１１３）。
【００９９】
そして、ピックアップ量変更制御部１６は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔに達した場合、ピックアップ記憶部１７に記憶されたピックアップ量を読み出し、この読み出したピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させる（ステップＳ１１５）。
【０１００】
次に、粗圧延機１０７は、設定されたピックアップ量で、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を開始する（ステップＳ１１７）。
【０１０１】
そして、圧延材２００の圧延条件を満たすか否かにより圧延を終了したか否かを判定し（ステップＳ１１９）、圧延が終了していない場合（ＮＯの場合）、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”だけ加算する（ステップＳ１２１）。
【０１０２】
以上のように、本発明の実施例１に係る制御装置１が適用された制御システム１００によれば、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、入射角度情報記憶部１３に記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算するので、高性能な計算機を用いることなく、適正なピックアップ量を設定することができる。
【実施例２】
【０１０３】
本発明の実施例１では、圧延材２００の圧延前に各パス毎のピックアップ量を予め計算して記憶しておき、圧延時に読み出したピックアップ量を設定する制御装置１を例に挙げて説明した。
【０１０４】
本発明の実施例２では、圧延材２００の圧延中に、各パス毎に圧延実績（圧延状態の実績値）を反映したピックアップ量を計算し、ピックアップ量を設定する制御装置を例に挙げて説明する。
【０１０５】
図９は、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの機能構成を示したブロック図である。
【０１０６】
図９に示すように、制御システム１００Ａは、上位計算機３０１と、制御装置１Ａと、ピックアップ量変更部９とを備えている。ここで、上位計算機３０１と、ピックアップ量変更部９とは、それぞれ本発明の実施例１に係る制御装置１が備えるそれぞれ同一符号が付された構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１０７】
制御装置１Ａは、上位計算機３０１から供給された要求信号に基づいて、ピックアップ量を計算し、計算したピックアップ量に基づいて、ピックアップ量変更部９を制御する。
【０１０８】
制御装置１Ａは、圧延実績収集部１９と、パススケジュール計算部１２と、入射角度情報記憶部１３と、ピックアップ量計算部１４と、ピックアップ量変更タイミング計算部１５と、ピックアップ量変更制御部１６とを備えている。これらの構成のうち、圧延実績収集部１９以外の構成については、それぞれ本発明の実施例１に係る制御装置１が備えるそれぞれ同一符号が付された構成と同一であるので、説明を省略する。
【０１０９】
圧延実績収集部１９は、圧延中に各パスのモータパワーや圧下量などの圧延実績を収集する。例えば、圧延実績収集部１９は、モータパワー測定器５により測定されたモータ４のモータパワーを収集する。また、圧延実績収集部１９は、圧延加重検出器８により検出された圧延荷重を収集する。
【０１１０】
そして、圧延実績収集部１９は、収集された圧延荷重をＰ（ton）、圧延後の圧延材２００の板厚をｈ（mm）、圧下位置Ｓ（mm）として、下記の（数式１０）に示すゲージメータ式を用いて、圧延後の圧延材２００の板厚ｈを算出する。
【０１１１】
ｈ＝Ｓ＋（Ｐ／Ｍ） （数式１０）
なお、Ｍ（ton/mm）は、ミル定数と呼ばれる圧延荷重に対する圧延機の弾性係数である。
【０１１２】
そして、圧延実績収集部１９は、圧延前の圧延材２００の板厚と、（数式１０）を用いて計算した圧延後の圧延材２００の板厚の差として圧下量を計算し、計算した圧下量とモータパワーとを圧延実績としてパススケジュール計算部１２へ供給する。
【０１１３】
≪制御装置１Ａの作用≫
次に、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの作用について説明する。
【０１１４】
図１０は、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００Ａの作用を示したブロック図である。
【０１１５】
図１０に示すように、パススケジュール計算部１２は、上位計算機３０１から要求信号が供給されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【０１１６】
ステップＳ２０１において、上位計算機３０１から要求信号が供給されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、パススケジュール計算部１２は、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算する（ステップＳ２０３）。
【０１１７】
次に、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”を代入する（ステップＳ２０７）。
【０１１８】
次に、ピックアップ量計算部１４は、入射角度情報記憶部１３から、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件に対応する反りや噛み込み不良が発生しないような入射角度αを抽出する（ステップＳ２０９）。
【０１１９】
そして、ピックアップ量計算部１４は、パススケジュール計算部１２により計算された圧延条件と、抽出した入射角度αとに基づいて、幾何学的および力学的関係からピックアップ量を計算する（ステップＳ２１１）。
【０１２０】
次に、ピックアップ量変更タイミング計算部１５は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔを計算する（ステップＳ２１３）。
【０１２１】
そして、ピックアップ量変更制御部１６は、第ｉパス目のピックアップ量変更タイミングｔに達した場合、ピックアップ量計算部１４により計算されたピックアップ量になるように、ピックアップ量変更部９を制御することにより、ロールセット７を上下方向に昇降させる（ステップＳ２１５）。
【０１２２】
次に、粗圧延機１０７は、設定されたピックアップ量で、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を開始する（ステップＳ２１７）。
【０１２３】
そして、第ｉパス目の圧延材２００の圧延を終了した場合（ステップＳ２１９）、圧延実績収集部１９は、圧延中における各パスのモータパワーや圧下量などの圧延実績を収集する（ステップＳ２２１）。
【０１２４】
次に、パススケジュール計算部１２は、圧延実績収集部１９により収集された圧延実績、圧延材２００の初期サイズ及び目標サイズに基づいて、圧延条件を再計算する（ステップＳ２２３）。
【０１２５】
そして、圧延材２００の圧延条件を満たすか否かにより圧延を終了したか否かを判定し（ステップＳ２２５）、圧延が終了していない場合（ＮＯの場合）、ピックアップ量変更制御部１６は、カウンタｉの値に“１”だけ加算する（ステップＳ２２７）。
【０１２６】
以上のように、本発明の実施例２に係る制御装置１Ａが適用された制御システム１００によれば、パス毎、即ち上ワークロール７ａと下ワークロール７ｂとにより圧延材２００を押圧する度に、圧延実績収集部１９により収集された圧延実績（圧延状態の実績値）、初期サイズ、及び目標サイズに基づいて、圧延条件を計算するので、パス毎に、より適正なピックアップ量を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明に係る制御装置、制御方法、及び制御プログラムは、圧延材を圧延する熱間圧延装置を制御する制御装置、制御方法、及び制御プログラムに利用できる。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１Ａ…制御装置
４…モータ
５…モータパワー測定器
７…ロールセット
７ａ…上ワークロール
７ｂ…下ワークロール
８…圧延加重検出器
９…ピックアップ量変更部
１０ａ…入側搬送テーブル
１０ｂ…出側搬送テーブル
１２…パススケジュール計算部（圧延条件計算手段）
１３…入射角度情報記憶部
１４…ピックアップ量計算部
１５…ピックアップ量変更タイミング計算部
１６…ピックアップ量変更制御部
１７…ピックアップ記憶部
１９…圧延実績収集部
１００，１００Ａ…制御システム
１０００…熱間圧延装置
１０１…加熱炉
１０３…プライマリデスケーラ
１０５…粗エッジャ
１０７…粗圧延機
１１５…クロップシャー
１１７…セカンダリデスケーラ
１１９…仕上圧延機
１２３…マルチゲージ
１２９…ランアウトラミナースプレー冷却部
１３５…コイラ
２００…圧延材
３０１…上位計算機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御装置であって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶手段と、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算手段と、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算手段と、
前記ピックアップ量計算手段により計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記ピックアップ量計算手段は、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定手段をさらに備え、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算手段は、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出手段により測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御方法であって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、
前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項５】
前記ピックアップ量計算ステップは、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項４記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算ステップは、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項４又は５記載の制御方法。
【請求項７】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御するコンピュータが実行する制御プログラムであって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、
前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、
を前記コンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項８】
前記ピックアップ量計算ステップは、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項７記載の制御プログラム。
【請求項９】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算ステップは、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項７又は８記載の制御プログラム。
【請求項１】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御装置であって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として記憶する入射角情報記憶手段と、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算手段と、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算手段と、
前記ピックアップ量計算手段により計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記ピックアップ量計算手段は、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定手段をさらに備え、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算手段は、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出手段により測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御する制御方法であって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、
前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項５】
前記ピックアップ量計算ステップは、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項４記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算ステップは、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項４又は５記載の制御方法。
【請求項７】
圧延材を搬送する搬送手段と、上ワークロール及び下ワークロールで構成されるロールセットを有し、前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延する圧延手段と、前記搬送手段の入側の最上点高さと前記下ワークロールの最上点高さとの差であるピックアップ量を変更するピックアップ量変更手段と、を有する圧延装置を制御するコンピュータが実行する制御プログラムであって、
前記搬送手段から前記圧延手段へ圧延材が入射する角度を入射角として、前記圧延材に反り及び噛み込み不良が発生しないような前記入射角と、前記圧延手段が圧延するための圧延条件とを関連づけて、入射角情報として入射角情報記憶手段に記憶させる入射角情報記憶ステップと、
前記初期サイズ及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する圧延条件計算ステップと、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、幾何学的および力学的関係から前記ピックアップ量を計算するピックアップ量計算ステップと、
前記ピックアップ量計算ステップにより計算されたピックアップ量になるように、前記ピックアップ量変更手段を制御するピックアップ量変更制御ステップと、
を前記コンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項８】
前記ピックアップ量計算ステップは、
前記計算された圧延条件と、前記記憶された入射角情報とに基づいて、前記圧延材が下方向に撓んだ場合における最大のたわみ量を前記ピックアップ量として計算する
ことを特徴とする請求項７記載の制御プログラム。
【請求項９】
前記圧延手段による圧延状態を測定する測定ステップをさらに有し、
前記圧延手段は、
前記搬送手段により搬送される圧延材を前記上ワークロールと前記下ワークロールとで上下方向から複数回押圧することにより初期サイズから目標サイズへ圧延し、
前記圧延条件計算ステップは、
前記上ワークロールと前記下ワークロールとにより圧延材を押圧する度に、前記検出ステップにより測定された圧延状態の実績値、前記初期サイズ、及び前記目標サイズに基づいて、前記圧延条件を計算する
ことを特徴とする請求項７又は８記載の制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６６９２８（Ｐ２０１３−６６９２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９１４５（Ｐ２０１１−２０９１４５）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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