JP5587825B2 - 熱間圧延機の張力制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延機の張力制御装置およびその制御方法に係り、特にスタンド間の鋼板の張力制御を安定化し、板厚変動や幅縮みなどの鋼板品質不良を低減するのに好適な熱間圧延機の張力制御装置およびその制御方法に関する。

熱間圧延機のスタンド間の鋼板張力を鋼板の板幅や板厚精度に着目して制御する従来技術として、以下の手法があった。

特許文献１では、仕上げスタンド出側に備えられた板幅計から板幅の実績値を計測し、これが板幅目標値となるように張力設定値を補正する手法が記載されている。

特許文献２には、仕上げスタンド出側の板厚、板幅、板温度の計測値の時系列と、目標板厚、目標板幅の時系列と、仕上げ圧延の動的モデルに基づいて評価関数を最小化する演算で、仕上げ圧延時の圧延条件（圧延スタンドの荷重設定や圧延スタンド間の張力設定等）を最適に設定する制御方法が示されている。

加えて特許文献３には、熱間往復圧延機において、鋼板の両端部の張力指令値を高く設定し、両端を除く部分で張力指令値を低く設定することで、鋼板の幅縮みを抑制する制御方式が示されている。

特開２０００−３１２９０９号公報 特開平９−１２２７２３号公報 特開２００９−２７９６３８号公報

一般に鋼板の張力が板幅や板厚に及ぼす効果は、鋼板の温度に依存して変化する。しかるに、上述した従来手法には、この点への配慮が十分でないことに加えて、以下の問題があった。

幅精度を高応答に向上させようとすると、下流スタンド間の張力を変更した方が良い。一方、張力変化が板幅を変化させる効果は鋼板板厚が厚い方が大きい。

この点に関し、特許文献１の手法で幅制御を高応答化しようとして下流スタンド間の張力を操作すると、下流スタンドではすでに板厚が薄くなっているため、板幅を変化させるためには張力を大きく変化させる必要があり、圧延の安定性を損なう恐れがあった。逆に上流スタンド間の張力を変更して幅制御する場合、効率的な板幅制御が可能であるが、制御の結果が板幅計に現れるまでに多大な時間を必要とするため、板幅制御の応答が遅くなる問題があった。

特許文献２に記載の方法は、板幅や板厚の精度を総合的に向上できる可能性があるが、評価関数を用いた多入力の複雑な計算にしたがって制御指令値を決定する手法であるため、最良の結果を得るには多数のパラメータ調整が必要となる。したがって制御系の構築や保守に多大な労力を必要とする恐れがあった。

特許文献３に記載の手法は、鋼板の位置に着目して張力制御の設定値を変更することで、一様な板幅を得ることを目的としているが、鋼板の多様な温度変化に対して、これを補償する張力変化はテーパ状であることが示されているに過ぎない。したがって、張力変化の板幅変化への影響の考慮は十分でなく、このため、鋼板の先後端とそれ以外の部位で、板幅が変動する場合があった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、鋼板の温度情報を利用した簡単な方法で鋼板の長手方向に均一な板幅を得ることにある。

本発明では、上記課題を解決するために、複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用される熱間圧延機の張力制御装置であって、各組の圧延スタンドは上流側圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンド間の鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御装置において、各組の圧延スタンドは、張力指令値を格納する張力指令格納手段と、鋼板の温度を計測する温度計からの検出温度を取り込み、鋼板の目標温度と検出温度の偏差にしたがって張力指令値を補正する張力指令補正手段と、補正された張力指令値と検出した張力値の偏差に応じて各組の圧延スタンドを調整する張力制御手段により制御される。

また、鋼板の検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、鋼板の検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行う。

また、熱間圧延機の出側に備えられた熱間圧延機出側温度計の検出温度を取り込み，熱間圧延機出側の目標温度と該検出温度の偏差にしたがって張力指令値を補正する張力指令補正手段を備えた。

また、熱間圧延機の入側に備えられた熱間圧延機入側温度計の検出温度を取り込み，熱間圧延機入側の目標温度と該検出温度の偏差にしたがって張力指令値を補正する張力指令補正手段を備えた。

また、熱間圧延機の入側に備えられた熱間圧延機入側温度計から検出した第１の検出温度と熱間圧延機の出側に備えられた熱間圧延機出側温度計から検出した第２の検出温度を取り込み，熱間圧延機入側の目標温度と第１の検出温度の偏差を第１の温度偏差として算出するとともに熱間圧延機出側の目標温度と該第２の検出温度の偏差を第２の温度偏差として算出し，張力指令補正手段は第１の温度偏差と第２の温度偏差の和により補正信号を得る。

また、複数の圧延スタンドについて、上流側の圧延スタンドの組に対する張力指令補正手段の制御ゲインを、下流側の圧延スタンドの組に対する張力指令補正手段の制御ゲインに対して大きく設定する。

本発明では、上記課題を解決するために、複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用され、各組の圧延スタンドは上流側の圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンドを通過する鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御方法において、鋼板の温度を検出し、該圧延スタンド間では，鋼板の検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、鋼板の検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行う。

また、鋼板の温度は、熱間圧延機の下流側の温度とされる。

また、鋼板の温度は、熱間圧延機の上流側の温度とされる。

また、鋼板の温度は、熱間圧延機の入側の温度と、出側の温度であり、それぞれの目標温度からの温度偏差の和にしたがって弱め張力制御もしくは強め張力制御が行われる。

本発明では、上記課題を解決するために、複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用され、各組の圧延スタンドは上流側の圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンドを通過する鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御方法において、鋼板の温度を検出し、目標温度からの温度偏差について、検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行うとともに、上流側の組の圧延スタンドに対する前記温度偏差に対する制御ゲインを、下流側の組の圧延スタンド間に対する温度偏差に対する制御ゲインに対して大きく設定する。

張力指令補正手段は、スタンド間張力を操作端として、圧延中の鋼板温度の変動が板厚や板幅に及ぼす影響を補償する。この結果、鋼板長手方向で均一な板幅や板厚を得ることができる。また熱間圧延機の入側又は出側に備えられた温度計で計測した鋼板温度を用いてスタンド間張力を補正することにより、高応答な張力制御を実現できる。

熱間圧延機の張力制御装置の第１の実施例を示した図。 張力指令格納手段１５１の構成を示す図。 負荷トルク推定手段１５５の処理を示す図。 負荷トルクを推定するモデルの説明図。 ルーパ高さ指令生成手段１５６の構成を示す図。 ルーパ支持トルク推定手段１５８の処理を示す図。 ルーパ支持トルクを推定するモデルの説明図。 張力指令補正手段１７１の処理を示す図。 熱間圧延機の張力制御装置の第２の実施例を示した図。 張力指令補正手段９０１の処理を示す図。 熱間圧延機の張力制御装置の第３の実施例を示した図。 張力指令補正手段１１０１の処理を示す図。 熱間圧延機の張力制御装置の第４の実施例を示した図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。本発明の熱間圧延機の張力制御では、ごく簡単に言えば熱間圧延機の鋼板の温度を計測し、張力制御目標値を鋼板温度により補正し、熱間圧延機の操作端を駆動する。個々の実施例においては、鋼板温度の計測箇所、あるいは操作端が具体的に特定される。また、鋼板の温度と張力の関係が明確にされる。

本発明によれば、仕上げスタンドにおける張力制御の安定化が可能で、圧延時の安定性、通板性向上が図れるとともに、高精度な板幅や板厚の鋼板が得られる。

図１に本発明の第１の実施例を示す。第１の実施例の熱間圧延機の張力制御では、熱間圧延機出側温度による補正を行い、スタンドのドライブ装置を駆動する点に特徴がある。図１において、張力制御装置１５は制御対象１０（熱間圧延機）から種々の信号を受信し、制御信号を制御対象１０に出力する。

まず制御対象１０の構成を説明する。本実施例において、制御対象１０は複数のスタンド１０１により鋼板１０３が連続的に圧延されるタンデムミルである。鋼板１０３は、図示の左から右に移動し、上流側の第１スタンド１０１Ｆから下流側の第２スタンド１０１Ｂに進むにつれ、鋼板１０３が徐々に薄く圧延される。なお、実際には上流にさらに複数のスタンドがあり、通常の仕上げミルでは６〜７スタンド程度が配置されることが多い。図１ではこのうちの隣接する２台のみを示している。

図１では、スタンド１０１は鋼板１０３を挟んで、実際に板を圧延するワークロール１０４とそれを支えるバックアップロール１０５により構成された４段ミルの例が示されている。ドライブ装置１０９はワークロール１０４を駆動する。図では省略されているが、バックアップロールを駆動するドライブ装置も備えられている。

スタンド１０１Ｆと１０１Ｂ間の鋼板１０３には、長手方向に鋼板を引っ張る力である張力が発生する。各スタンド１０１に対して、入側の鋼板張力を後方張力、出側の鋼板張力を前方張力と称する。スタンド１０１Ｆの例では後方張力がＴｂ、前方張力はＴｆである。

スタンド１０１Ｆと１０１Ｂ間に設けられたルーパ１１は、ルーパシリンダ１１１、ルーパアーム１１２等からなり、鋼板１０３を支持することで通板や張力を安定化する役割を果たす。ルーパ１１はルーパ駆動装置１０８により高さ制御され、ルーパ高さは高さ計１１４で検出される。またスタンド１０１Ｆとスタンド１０１Ｂの間にある鋼板１０３の張力（スタンド１０１Ｆから見ると前方張力Ｔｆ）はルーパアーム１１２に取り付けられた張力計１１３で測定できる。ルーパは通常、各スタンド間に取り付けられている。

この図と上記説明により明らかなように、本発明の熱間圧延機における操作端は、ドライブ装置１０９並びにルーパ駆動装置１０８である。

次に本発明の前提となる張力制御装置１５の基本構成について、図２から図７を用いて説明する。なお、先に述べたように第１の実施例の熱間圧延機の張力制御では、熱間圧延機出側温度による補正を行い、操作端としてスタンド１０１Ｆのドライブ装置１０９を駆動する点に特徴がある。この特徴部分については、前提構成の説明後に図８を用いて行う。

なお、張力制御としては、最適制御を適用した手法等、種々知られているが、本実施例では負荷トルクを推定してフィードフォワード制御する方式を例にして説明する。まず全体の構成について簡単に説明した後、各部の動作を詳細に説明する。

張力制御装置１５は、前後スタンドとルーパを１組とする圧延設備が複数台列配備された制御対象１０の張力制御を行うが、ここでは１組の前後スタンドとルーパの張力制御を行う制御回路部分を図示している。つまり、図１の張力制御装置１５において、１組の前後スタンドとルーパが例えば、スタンド１０１Ｆ、１０１Ｂとルーパ１１０であり、この張力制御を行う制御回路部分が、スタンド間張力制御手段１５５である。

従ってスタンド間張力制御手段は、スタンド１０１Ｂとその後段のスタンドとそのルーパに対しても設置されている。また同様にスタンド１０１Ｆとその前段のスタンドとそのルーパに対してもスタンド間張力制御手段１５５が設置されている。このように制御対象１０全体では複数のスタンドを備え、隣接するスタンドを１組としたとき、少なくとも２組以上の各組にスタンド間張力制御手段１５５が備えられている。これらのスタンド間張力制御手段１５５は、前後のスタンドとルーパを１組の操作対象として同様の機能が備えられる。

張力制御装置１５内のスタンド間張力制御手段１５５には、制御対象１０から実績収集手段１６を介して、各スタンドの圧延荷重Ｐ、張力Ｔｆ、Ｔｂ、ルーパ高さθ、鋼板速度等の実績データを取り込む。また、張力制御装置１５のスタンド間張力制御手段１５５からは、操作対象であるスタンド１０１Ｆとルーパ１１に対して操作信号ｉｄとｉｌが与えられる。

一方の操作対象であるスタンド１０１のワークロール１０４を駆動する操作端であるドライブ装置１０９は、張力指令Ｔｆｓにしたがって制御される。すなわち、前方張力の実績値Ｔｆが張力指令Ｔｆｓに一致するように張力制御手段１５２が動作する。その後、速度制御手段１５４においてドライブ装置１０９の速度制御演算を行い、最終的にドライブ装置１０９を駆動する電流指令ｉｄを算出し、ドライブ装置１０９に対して出力する。なお負荷トルク推定手段１５５は、ルーパ制御系との非干渉化を行うためのフィードフォワード補償器である。

また他方の操作対象であるルーパ１１０を動作させるルーパ駆動装置１０８は、ルーパ高さ指令θｓにしたがって制御される。すなわち、ルーパ高さの実績値θがルーパ高さ指令値θｓに一致するようにルーパ高さ制御手段１５７が動作し、最終的にルーパ駆動装置１０８を駆動する電流指令ｉｌを算出し、ルーパ駆動装置１０８に対して出力する。ルーパ支持トルク推定手段１５８は、張力制御系との非干渉化を行うためのフィードフォワード補償器である。このように本実施例では、張力はドライブ速度により制御され、ルーパ高さはルーパ高さ制御により制御される。

次に各部の動作を詳細に説明する。図２に張力指令格納手段１５１の構成を示す。図の例で各スタンド間の鋼板１０３の張力指令は、鋼種、板厚、板幅により層別されている。例えば鋼種がＳＳ４００、板厚２．０〜３．０ｍｍ、板幅９００ｍｍでは１．５ｋｇ／ｍｍ^２であることを示している。ここで、各スタンド間の板厚は圧延スケジュールにより一意に決定されるので、その後、鋼種、板幅と決定された板厚から、張力設定値を決定することができる。なお、図２の例の他にも、層別条件として鋼板１０３の移動速度や、スタンドを追加して決定することも可能である。

このようにして決定された張力設定値を前方張力指令値Ｔｆｓとし、張力制御手段１５２はこの値と検出した前方張力検出値Ｔｆとの差ΔＴｆを入力し、速度制御手段１５４への入力となる速度設定値Ｖｓを算出する。速度設定値Ｖｓは、例えば（１）式に示す比例積分演算により算出できる。ただし（１）式において、Ｋ１は比例ゲイン、Ｔ１は積分時間、Ｓはラプラス演算子である。
［数１］
Ｖｓ＝Ｋ１（１＋１／Ｔ１Ｓ）ΔＴｆ （１）
その後サクセシブと呼ばれる速度同調処理を行う。すなわち下流スタンド１０１Ｂでワークロールギャップやワークロール速度が変化したとき、対応した速度変化量ΔＶ２を上流スタンド１０１Ｆで補償する処理である。補償すべき速度変化量ΔＶ２は、例えば（２）式で求められる。ただし（２）式において、ｂは下流スタンド１０１Ｂの後進率、ｆは上流スタンド１０１Ｆの先進率、ΔＶ１は下流スタンドの速度変化量である。
［数２］
ΔＶ２＝（１−ｂ）／（１＋ｆ）ΔＶ１ （２）
速度制御手段１５４はＶｓ＋ΔＶ２からドライブ装置１０９を駆動する電流指令（トルク指令）Ｃ１を算出する。Ｃ１は例えば（３）式により算出する。（３）式は、速度制御手段１５４を比例積分制御で実現した例であり、Ｋ２は比例ゲイン、Ｔ２は積分時間、Ｃ１ｎはＣ１の現在値、Ｖは速度の実績値である。なお、ΔＶはΔＶ＝Ｖｓ＋ΔＶ２−Ｖとして求められる。
［数３］
Ｃ１＝Ｃ１ｎ＋Ｋ２（１＋１／Ｔ２Ｓ）ΔＶ （３）
図３に負荷トルク推定手段１５５が実行する処理を示す。負荷トルク推定手段１５５はステップＳ３１で、実績収集手段１６から前方張力Ｔｆ、後方張力Ｔｂ、圧延荷重Ｐを取り込む。ステップＳ３２では以下により、ドライブ装置１０９の総トルクのうち、負荷トルクに相当する値Ｅ１を推定する。

図４は、鋼板１０３がワークロール１０４で圧延された例を示している。鋼板１０３は左から右に進み、Ｐは圧延荷重、Ｐ（ｘ）は部位ｘにおける鋼板１０３の単位長さあたりの圧延荷重である。単位長さあたりの圧延荷重Ｐ（ｘ）を部位ｘについて積分すると、荷重の総量であるＰと一致する。またＲはワークロール１０４の半径である。このとき負荷トルクＥ１は（４）式で算出できることが知られている。ただし Ｒ１は偏平ロール径である。
［数４］
Ｅ１＝（Ｒ／Ｒ１）∫Ｐｘｄｘ＋（Ｒ／２）（Ｔｂ−Ｔｆ） （４）
負荷トルク推定手段１５５は（４）式を計算することで負荷トルクＥ１を推定する。最終的にドライブ装置１０９にはＥ１とＣ１を加算した値が電流指令ｉｄとして出力される。

次にもう一つの操作信号（電流指令信号ｉｌ）を求めることについて説明する。ここでは、ルーパ高さの制御を実施するが、その目標信号となるルーパ高さ指令θｓを、ルーパ高さ指令生成手段１５６で求める。図５に一例が示されるルーパ高さ指令生成手段１５６は、鋼板１０３の通過長Ｌに対応してルーパ高さ指令θｓが格納されているルーパ高さ指令格納手段５０２と、ルーパ高さ指令格納手段５０２に格納されている情報を基にルーパ高さを決定して出力するルーパ高さ指令決定手段５０１を備えている。

ルーパ高さ指令格納手段５０２には、図５に示すように鋼板１０３の通過長Ｌに対応して３種類のルーパ高さが設定されている。第１のルーパ高さは、鋼板１０３の先端部に対してルーパ高さが上昇し鋼板１０３と接触するまでの長さに対するルーパ高さ指令５０３、第２のルーパ高さは、ルーパ１１が鋼板１０３を支え通板しているときの定常的なルーパ高さ指令５０４、第３のルーパ高さは、鋼板１０３の尾端近くでルーパ高さを減少させ、ルーパ１１と鋼板１０３の接触をなくすときの高さ指令５０５である。

これらは鋼板１０３の通過長Ｌに対応して格納されている。ここで通過長信号Ｌとはルーパ１１が支持している鋼板１０３の部位の鋼板先端からの距離である。したがってルーパ高さ指令は鋼板１０３の通過にしたがって変化する。

ルーパ高さ決定手段５０１は、実績収集手段１６から鋼板１０３の通過長信号Ｌを取り込み、ルーパ高さ指令格納手段５０２を参照してルーパ高さ指令θｓを抽出する。そして抽出したθｓをルーパ高さ指令として出力する。

ルーパ高さ制御手段１５７には、このルーパ高さ指令値θｓとルーパ高さ検出値θとの差Δθが入力される。ルーパ高さ制御手段１５７は、Δθからルーパ駆動装置１０８を駆動するための電流指令（トルク指令）Ｃ２を算出する。Ｃ２は例えば（５）式により算出する。（５）式はルーパ高さ制御を比例・積分制御で実現した例であり、ここでＫ３は比例ゲイン、Ｔ３は積分時間である。
［数５］
Ｃ２＝Ｋ３（１＋１／Ｔ３Ｓ）Δθ （５）
図６にルーパ支持トルク推定手段１５８の処理を示す。ルーパ支持トルク推定手段１５８は、ステップＳ６１で実績収集手段１６から前方張力Ｔｆ、ルーパ高さθを取り込む。ステップＳ６２では以下により、ルーパ駆動装置１０８の総トルクのうち、ルーパを支持するための負荷トルクに相当する値Ｅ２を推定する。

図７はスタンド１０１Ｆとスタンド１０１Ｂで圧延されている鋼板１０３が、ルーパアーム１１２で支持された例を示している。鋼板１０３は左から右に進み、Ｌａはルーパアーム１１２の長さ、θはルーパ高さ（ルーパ角）、βは鋼板１０３の水平位置に対する角度を示している。
このときルーパ支持トルクＥ２は（６）式で算出できることが知られている。但し、ここでＤはルーパの角度変化に対する速度摩擦係数である。
［数６］
Ｅ２＝Ｋ１（θ）Ｔｆ＋Ｋ２（θ）＋Ｋ３（θ）＋Ｄ（ｄθ／ｄｔ） （６）
また（６）式中の係数Ｋ１（θ）は、板厚ｈと板幅ｂを用いて、（７）式で表現できる。
［数７］
Ｋ１（θ）＝２ｈｂＬａ・ｃｏｎθｓｉｎβ （７）
また（６）式中の係数Ｋ２（θ）は、鋼板１０３の比重ρを用いて、（８）式で表現できる。
［数８］
Ｋ２（θ）＝２ρｈｂｇ・（ｌ／ｃｏｎβ）Ｌａ・ｃｏｓθ （８）
さらに、（６）式中の係数Ｋ３（θ）は、 （９）式で表現できる。
［数９］
Ｋ３（θ）＝Ｗｌｇｒｌ・ｃｏｓθ （９）
ここでＷｌはルーパアーム１１２の重さ、ｇは重力加速度、ｒｌはルーパアーム１１２の支点から重心位置までの距離である。

これら（７）式から（９）式の係数は、いずれもルーパ角θの関数であり、支持トルクの値は変化する。これら係数の物理的な意味は、Ｋ１（θ）は張力により発生する支持トルク、Ｋ２（θ）は鋼板１０３の重さを支えることにより発生する支持トルク、Ｋ３（θ）はルーパアーム１１２の自重により発生する支持トルクである。

最終的には、推定したＥ２を用いて、ルーパ駆動装置１０８には、Ｅ２とＣ２を加算した値が電流指令ｉｌとして出力される。

以上の演算によりドライブ装置１０９とルーパ駆動装置１０８が鋼板１０３の干渉を排除した状態で連動して動作する。

本発明は、以上説明した構成を前提として適用されるものであり、図８に本発明の第１の実施例で実現された張力指令補正手段１７１の処理を示す。この張力指令補正手段１７１では、まずステップＳ８１で図１の熱間圧延機出側温度目標値格納手段１７０から熱間圧延機出側温度の目標値Ｍｆｓを取り込む。さらにステップＳ８２で図１の熱間圧延機出側温度計１３０から熱間圧延機出側温度の実績値Ｍｆを取り込む。そして両者の差分ΔＦＤＴを（１０）式により算出する。ΔＦＤＴは温度の実績値が高いとき、正の値となる。
［数１０］
ΔＦＤＴ＝Ｍｆｓ−Ｍｆ （１０）
次に、ステップＳ８３で（１１）式により張力指令の補正値ΔＴｆ１を算出して、出力する。但し、（１１）式でＫｔ１は比例ゲインである。
［数１１］
ΔＴｆ１＝Ｋｔ１・ΔＦＤＴ （１１）
このようにして比例演算処理により求められた張力指令の補正値ΔＴｆ１は、熱間圧延機出側温度の実績値が目標値に対して大きな値であるほど大きな値となり、逆に小さな値であるほど、小さな値となる。

また、図１に示すように、張力指令補正手段１５１が出力した張力指令の補正値ΔＴｆ１は、張力指令格納手段１５１から出力された張力指令Ｔｆｓから減じられ、（Ｔｆｓ‐ΔＴｆ１）が新たな張力指令値となる。

このことは、本発明の第１の実施例によれば、熱間圧延機出側温度の実績値Ｍｆがその目標値Ｍｆｓを超過して高くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を下げる結果になることを意味する。つまり、このときは弱め張力制御を行うことになる。

同様に、熱間圧延機出側温度の実績値Ｍｆがその目標値Ｍｆｓを超過して低くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を上げる結果になることを意味する。つまり、このときは強め張力制御を行うことになる。

また、複数スタンドを設置した場合に、上流スタンド間と、下流スタンド間では、比例ゲインＫｔ１は、各スタンド間で同じ値でも良いが、上流スタンド間の方が張力修正効果が大きいことから、上流スタンド間を多少大きな値にするのがよい。

第１の実施例では一つのスタンドとルーパを例にして説明したが、スタンドが多段に連続したタンデムミルでは、同様の処理をスタンド、ルーパ毎に用意すれば同様の演算で実現できる。

圧延機出側温度Ｍｆで張力制御する第１の実施例によれば、スタンド間で水注入する場合などの温度変化を迅速に制御に反映することができる。

なお、図１において熱間圧延機出側温度計１３０は、多くの場合に圧延機制御の他の制御目的で使用したり，鋼板の品質を管理するために既設された温度計であり、本発明では張力制御のためにこの信号を利用している。また、熱間圧延機出側温度計１３０は、複数スタンドの最後段スタンドの出側に設置されている。

図９に本発明の第２の実施例を示す。図９では圧延機出側温度Ｍｆの代わりに圧延機入側温度Ｍｂを用いて張力指令の補正値を算出し、操作端としてドライブ装置を駆動する。図９の構成及び機能は、この点以外は図１と全く同一に構成されている。

図１０に張力指令補正手段９０１が行う処理を示す。張力指令補正手段９０１は、まずステップＳ１０１で熱間圧延機入側温度目標値格納手段９０３から熱間圧延機入側温度の目標値Ｍｂを取り込む。熱間圧延機入側温度の目標値Ｍｂｓは一定でも良いが、鋼板の部位に従って異なった値とすることもできる。

さらにステップＳ１０２で熱間圧延機入側温度計９０２から熱間圧延機入側温度の実績値Ｍｂを取り込み、両者の差分ΔＦＥＴを（１２）式により算出する。ΔＦＥＴは温度の実績値が高いとき、正の値となる。
［数１２］
ΔＦＥＴ＝Ｍｂｓ−Ｍｂ （１２）
また、ステップＳ１０３で（１３）式により張力指令の補正値ΔＴｆ１を算出して、出力する。ここで Ｋｔ２は比例ゲインである。

［数１３］
ΔＴｆ１＝Ｋｔ２・ΔＦＥＴ （１３）
このようにして比例演算処理により求められた張力指令の補正値ΔＴｆ１は、熱間圧延機入側温度の実績値Ｍｂが目標値Ｍｂｓに対して大きな値であるほど大きな値となり、逆に小さな値であるほど、小さな値となる。

また、図１に示すように、張力指令補正手段９０１が出力した張力指令の補正値ΔＴｆ１は、張力指令格納手段１５１から出力された張力指令Ｔｆｓから減じられ、（Ｔｆｓ‐ΔＴｆ１）が新たな張力指令値となる。

このことは、本発明の第２の実施例でも、熱間圧延機入側温度の実績値Ｍｂがその目標値Ｍｂｓを超過して高くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を下げる結果になることを意味する。つまり、このときは弱め張力制御を行うことになる。

同様に、熱間圧延機入側温度の実績値Ｍｂがその目標値Ｍｂｓを超過して低くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を上げる結果になることを意味する。つまり、このときは強め張力制御を行うことになる。

また、複数スタンドを設置した場合に、上流スタンド間と、下流スタンド間では、比例ゲインＫｔ１は、各スタンド間で同じ値でも良いが、上流スタンド間の方が張力修正効果が大きいことから、上流スタンド間を多少大きな値にするのがよい。

本実施例では一組の前後スタンドとルーパを例にして説明したが、スタンドが多段に連続したタンデムミルでは、同様の処理をスタンド、ルーパ毎に用意すれば同様の演算で実現できる。

圧延機入側温度Ｍｂで張力制御する第２の実施例によれば，上流側の温度変化で制御するので高速応答が期待できる。

なお、図１において熱間圧延機入側温度計９０２は、多くの場合に圧延機制御の他の制御目的で使用したり，鋼板の品質を管理するために既設された温度計であり、本発明では張力制御のためにこの信号を利用している。また、熱間圧延機出側温度計９０２は、複数スタンドの最前段スタンドの入側に設置されている。

図１１に本発明の第３の実施例を示す。図１１では圧延機入側温度と圧延機出側温度を用いて張力指令の補正値を算出し、操作端としてドライブ装置を駆動する。図１１の構成及び機能は、この点以外は図１と全く同一に構成されている。

図１２に張力指令補正手段１１０１が行う処理を示す。張力指令補正手段１１０１はまずステップＳ１０１で、熱間圧延機入側温度目標値格納手段９０３から熱間圧延機入側温度の目標値Ｍｂｓを取り込む。次にステップＳ１０２で熱間圧延機出側温度目標値格納手段１７０から熱間圧延機入側温度の目標値Ｍｂｆを取り込む。熱間圧延機入側温度の目標値Ｍｂｓと熱間圧延機出側温度の目標値Ｍｂｆは一定でも良いが、鋼板の部位に従って異なった値とすることもできる。

さらにステップＳ１０３で熱間圧延機入側温度計９０２から熱間圧延機入側温度の実績値Ｍｂを取り込み、両者の差分ΔＦＥＴを（１４）式により算出する。ΔＦＥＴは温度の実績値が高いとき、正の値となる。
［数１４］
ΔＦＥＴ＝Ｍｂｓ−Ｍｂ （１４）
さらにステップＳ１０４で熱間圧延機出側温度計１３から熱間圧延機出側温度の実績値Ｍｆを取り込み、両者の差分ΔＦＤＴを（１５）式により算出する。ΔＦＤＴは温度の実績値が高いとき、正の値となる。
［数１５］
ΔＦＤＴ＝Ｍｆｓ−Ｍｆ （１５）
ステップＳ１０５で（１６）式により張力指令の補正値ΔＴｆ１を算出して、出力する。ここで Ｋｔ３、Ｋｔ４は比例ゲインである。
［数１６］
ΔＴｆ１＝Ｋｔ３・ΔＦＤＴ ＋Ｋｔ４・ΔＦＥＴ （１６）
また、図１１に示すように、張力指令補正手段１１０１が出力した張力指令の補正値ΔＴｆ１は、張力指令格納手段１５１から出力された張力指令Ｔｆｓから減じられ、（Ｔｆｓ‐ΔＴｆ１）が新たな張力指令値となる。

（１６）式で用いているふたつの温度偏差（ΔＦＤＴとΔＦＥＴ）の補償値への影響の大きさは、比例ゲインＫｔ３、Ｋｔ４の大きさで調整する。Ｋｔ４に対してＫｔ３が大きいほど張力指令補正値に対するΔＦＤＴの寄与が大きくなり、Ｋｔ３に対してＫｔ４が大きいほど張力指令補正値に対するΔＦＥＴの寄与が大きくなる。

このことは、本発明の第３の実施例でも、熱間圧延機温度の実績値がその目標値を超過して高くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を下げる結果になることを意味し、このときは弱め張力制御を行うことになる。

同様に、熱間圧延機温度の実績値がその目標値を超過して低くなるほど、張力制御手段１５２の目標張力を上げる結果になることを意味し、このときは強め張力制御を行うことになる。

また、第３の実施例によれば、上流側で検知した温度変化も下流側で検知した温度変化も制御に反映されるので、第１と第２の実施例の特徴を併せ持つ制御を行うことができる。

なお、複数スタンドを設置した場合に、上流スタンド間と、下流スタンド間では、比例ゲインＫｔ３、Ｋｔ４は、各スタンド間で同じ値でも良いが、上流スタンド間の方が張力修正効果が大きいことから、上流スタンド間を多少大きな値にするのがよい。

本実施例では一つのスタンドとルーパを例にして説明したが、スタンドが多段に連続したタンデムミルでは、同様の処理をスタンド、ルーパ毎に用意すれば同様の演算で実現できる。

圧延機入側温度Ｍｂと圧延機出側温度Ｍｆで張力制御する第３の実施例によれば，第１と第２の実施例の特徴を併せ持つ制御とすることができる。

なお、図１において熱間圧延機出側と入側の温度計１３０と９０２は、多くの場合に圧延機制御の他の制御目的で使用するために既設された温度計であり、本発明では張力制御のためにこの信号を利用している。また、熱間圧延機出側温度計１３０は、複数スタンドの最後段スタンドの出側に、熱間圧延機出側温度計９０２は、複数スタンドの最前段スタンドの入側に設置されている。

図１３に本発明の第４の実施例を示す。実施例１〜実施例３では，張力の指令値と実績値の偏差を後方スタンドのドライブ速度で解消する例を示したが，図１３では張力の指令値と実績値の偏差をルーパ高さの変更で解消する例を示す。

すなわち，張力指令格納手段１５１の出力Ｔｆｓを張力指令補正手段１７１の出力ΔＴｆ１で補正した後，張力実績値Ｔｆとの偏差であるΔＴｆを用いて，張力制御手段１３０２によりルーパ高さの補正値Δθ１を算出する。ルーパ高さ指令生成手段１３０１が出力したルーパ高さの指令値θｓを，Δθ１により補正した値をルーパ高さの指令値として，ルーパ高さ制御を行う。

このように張力制御の操作端としては，実施例１〜３のドライブ速度と，本実施例のルーパ高さが選択できるが，いずれの場合も本発明を適用できる。

本発明は、コンベンショナルミル、ミニミル等、仕上げスタンド間にルーパを備えた熱延のタンデムミルのルーパ制御に、広く適用することができる。

１０：制御対象
１０１：スタンド
１０３：鋼板
１０８：ルーパ駆動装置
１０９：ドライブ装置
１１：ルーパ
１１１：ルーパシリンダ
１１２：ルーパアーム
１１３：張力計
１１４：高さ計
１３：熱間圧延機出側温度計
１５：張力制御装置
１５１：張力指令格納手段
１５２：張力制御手段
１５３：速度同調手段
１５５：負荷トルク推定手段
１５６：ルーパ高さ指令生成手段
１５７：ルーパ高さ制御手段
１５８：ルーパ支持トルク推定手段
１７０：熱間圧延機出側温度目標値
１７１：張力指令補正手段
９０１：張力指令補正手段
９０２：熱間圧延機入側温度計
９０３：熱間圧延機入側温度目標値
１１０１：張力指令補正手段

Claims (11)

1. 複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用される熱間圧延機の張力制御装置であって、各組の圧延スタンドは上流側圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンド間の鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御装置において、
   前記各組の圧延スタンドは、張力指令値を格納する張力指令格納手段と、前記鋼板の温度を計測する温度計からの検出温度を取り込み、鋼板の目標温度と検出温度の偏差から求めた張力指令の補正値にしたがって前記張力指令値を補正する張力指令補正手段と、補正された張力指令値と検出した張力値の偏差に応じて前記各組の圧延スタンドを調整する張力制御手段により制御されるとともに、
   複数の圧延スタンドについて、上流側の圧延スタンドの組に対する前記張力指令の補正値を、下流側の圧延スタンドの組に対する前記張力指令の補正値に対して大きく設定することを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
2. 請求項１記載の熱間圧延機の張力制御装置において、
   鋼板の検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、鋼板の検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行うことを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
3. 請求項１または請求項２記載の熱間圧延機の張力制御装置において、
   前記張力指令補正手段は、熱間圧延機の出側に備えられた熱間圧延機出側温度計の検出温度を取り込み，熱間圧延機出側の目標温度と該検出温度の偏差にしたがって前記張力指令値を補正することを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
4. 請求項１または請求項２記載の熱間圧延機の張力制御装置において、
   前記張力指令補正手段は、熱間圧延機の入側に備えられた熱間圧延機入側温度計の検出温度を取り込み，熱間圧延機入側の目標温度と該検出温度の偏差にしたがって前記張力指令値を補正することを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
5. 請求項１または請求項２記載の熱間圧延機の張力制御装置において、
   前記張力指令補正手段は、熱間圧延機の入側に備えられた熱間圧延機入側温度計から検出した第１の検出温度と前記熱間圧延機の出側に備えられた熱間圧延機出側温度計から検出した第２の検出温度を取り込み，熱間圧延機入側の目標温度と第１の検出温度の偏差を第１の温度偏差として算出するとともに熱間圧延機出側の目標温度と該第２の検出温度の偏差を第２の温度偏差として算出し，第１の温度偏差と第２の温度偏差の和により補正信号を得ることを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の熱間圧延機の張力制御装置において、
   鋼板の目標温度と検出温度の偏差に制御ゲインを乗じて張力指令の補正値を得るとともに、複数の圧延スタンドについて、上流側の圧延スタンドの組に対する前記制御ゲインを、下流側の圧延スタンドの組に対する前記制御ゲインに対して大きく設定することを特徴とする熱間圧延機の張力制御装置。
7. 複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用され、各組の圧延スタンドは上流側の圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンドを通過する鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御方法において、
   前記鋼板の検出温度とその目標温度の偏差を検出し、該圧延スタンド間では，鋼板の検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、鋼板の検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行うとともに、
   複数の圧延スタンドについて、上流側の圧延スタンドの組に対する前記鋼板の検出温度とその目標温度の偏差から求める値を、下流側の圧延スタンドの組に対する前記前記鋼板の検出温度とその目標温度の偏差から求める値に対して大きく設定することを特徴とする熱間圧延機の張力制御方法。
8. 請求項７記載の熱間圧延機の張力制御方法において、
   前記鋼板の温度は、熱間圧延機の下流側の温度とされることを特徴とする熱間圧延機の張力制御方法。
9. 請求項７記載の熱間圧延機の張力制御方法において、
   前記鋼板の温度は、熱間圧延機の上流側の温度とされることを特徴とする熱間圧延機の張力制御方法。
10. 請求項７記載の熱間圧延機の張力制御方法において、
    前記鋼板の温度は、熱間圧延機の入側の温度と、出側の温度であり、それぞれの目標温度からの温度偏差の和にしたがって弱め張力制御もしくは強め張力制御が行われることを特徴とする熱間圧延機の張力制御方法。
11. 複数の圧延スタンドを備え、隣接する圧延スタンドを１組として少なくとも２組以上に適用され、各組の圧延スタンドは上流側の圧延スタンドと下流側の圧延スタンドとの間にルーパを備え、圧延スタンドを通過する鋼板の張力を所望の値に制御する熱間圧延機の張力制御方法において、
    前記鋼板の温度を検出し、目標温度からの温度偏差について、検出温度がその目標温度より高くなるとき弱め張力制御を行い、検出温度がその目標温度より低下するとき強め張力制御を行うとともに、
    前記鋼板の目標温度と検出温度の偏差に制御ゲインを乗じて得た補正値により前記張力制御に関与せしめ、かつ上流側の組の圧延スタンドに対する前記温度偏差に対する制御ゲインを、下流側の組の圧延スタンド間に対する前記温度偏差に対する制御ゲインに対して大きく設定することを特徴とする熱間圧延機の張力制御方法。

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