特許 5665328 板厚制御方法及び圧延装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5665328

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】板厚制御方法及び圧延装置

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/18 20060101AFI20150115BHJP

   B21B 37/48 20060101ALI20150115BHJP

   B21C 47/00 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   B21B37/02 ZBBN

   B21B37/00 128Z

   B21C47/00 F

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2010-25433(P2010-25433)

(22)【出願日】2010年2月8日

(65)【公開番号】特開2011-161470(P2011-161470A)

(43)【公開日】2011年8月25日

【審査請求日】2013年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】714003416

【氏名又は名称】日新製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128923

【弁理士】

【氏名又は名称】納谷 洋弘

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 敏明

(72)【発明者】

【氏名】岡野 正樹

【審査官】 佐藤 健史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２０５８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７９７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２７１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３４２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６４８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６３７３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ３７／００〜３７／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、当該被圧延材を巻き取るリールと、当該圧延ロールと当該リールとの間に配設されて当該被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、を備える圧延装置において、前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させることにより、当該被圧延材の板厚を制御する板厚制御方法であって、
前記リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された前記被圧延材の前記板厚に基づいて、当該第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を制御する、板厚制御方法。

【請求項2】

前記リールにおける前記被圧延材の巻き取り量に基づいて前記デフレクタロールの位置を制御する、請求項１に記載の板厚制御方法。

【請求項3】

被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、当該被圧延材を巻き取るリールと、当該圧延ロールと当該リールとの間に配設されて当該被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、を備える圧延装置において、前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させることにより、当該被圧延材の板厚を制御する板厚制御方法に関し、
前記リールにおける前記被圧延材の巻き取り量に基づいて前記デフレクタロールの位置を制御し、更に前記リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された前記被圧延材の前記板厚にも基づいて、当該第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を制御する、板厚制御方法であって、
前記リールの回転量と、前記リールにおける被圧延材の巻き取り量の増加に伴う前記リールの半径変化量との対応関係に基づいて前記第２の回転量における前記半径変化量を算出し、
前記リールの回転量が前記第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて前記第２の回転量における前記リールの半径変動量を算出し、
前記第２の回転量における前記半径変化量と前記第２の回転量における前記半径変動量とを加算することにより前記第２の回転量における前記リールの合計の半径変化量を算出し、
前記合計の半径変化量に基づいて前記第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を示す制御量を算出し、
前記制御量に基づいて、前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させる、板厚制御方法。

【請求項4】

被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、
前記被圧延材を巻き取るリールと、
前記圧延ロールと前記リールとの間に配設されて前記被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、
前記デフレクタロールを移動させる移動手段と、
前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させるよう前記移動手段を制御する板厚制御手段と、を備える圧延装置であって、
前記リールの回転量を検出する回転量検出手段と、
前記板厚を計測する板厚計測手段と、を更に備え、
前記板厚制御手段は、前記リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された前記被圧延材の前記板厚に基づいて、当該第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を制御する、圧延装置。

【請求項5】

前記板厚制御手段は、前記リールにおける前記被圧延材の巻き取り量に基づいて前記デフレクタロールの位置を制御する、請求項４に記載の圧延装置。

【請求項6】

被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、
前記被圧延材を巻き取るリールと、
前記圧延ロールと前記リールとの間に配設されて前記被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、
前記デフレクタロールを移動させる移動手段と、
前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させるよう前記移動手段を制御する板厚制御手段と、を備える圧延装置に関し、
前記リールの回転量を検出する回転量検出手段と、
前記板厚を計測する板厚計測手段と、を更に備え、
前記板厚制御手段は、前記リールにおける前記被圧延材の巻き取り量に基づいて前記デフレクタロールの位置を制御し、更に前記リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された前記被圧延材の前記板厚にも基づいて、当該第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を制御する、圧延装置であって、
前記リールの回転量と、前記リールにおける被圧延材の巻き取り量の増加に伴う前記リールの半径変化量との対応関係を記憶した記憶手段を、更に備え、
前記板厚制御手段は、
前記リールの回転量が前記第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて前記第２の回転量における前記リールの半径変動量を算出する板厚反映手段と、
前記記憶手段を参照して得られる前記第２の回転量における前記半径変化量と前記板厚反映手段で算出された前記第２の回転量における前記半径変動量とを加算することにより前記第２の回転量における前記リールの合計の半径変化量を算出する半径変化量算出手段と、
前記合計の半径変化量に基づいて前記第２の回転量における前記デフレクタロールの位置を示す制御量を算出する制御量算出手段と、を有し、
前記移動手段は、前記制御量に基づいて、前記被圧延材の張力変動量が減少する位置に前記デフレクタロールを移動させる、圧延装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧延装置において被圧延材の板厚を制御する板厚制御方法及び当該板厚制御方法を実行する圧延装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷間圧延において、溶融めっき鋼帯などのストリップ（被圧延材）は、リールに巻き取られながら圧延機で圧延される。巻き取り時には、回転軸方向に沿ってリールの外周曲面に形成された溝状のグリップにストリップの先端を差し込んでおくことにより、ストリップを固定することができる。しかし、グリップを使ってストリップを固定すると、グリップ付近でストリップが急激に屈曲することにより、ストリップがリール表面から若干浮いた状態となって膨らみを生じる。更に、膨らみ部分にストリップが巻かれていくと膨らみが何層にもわたって転写される。

【0003】

特許文献１には、リール表面に嵌挿された段付きスリーブの段差部に、ストリップの先端を合わせることによってストリップ先端付近における段差の発生及び段差の転写を抑制する方法が開示されている。更に、特許文献１には、リールの回転速度を制御することにより、段付きスリーブの段差部とストリップの先端の位置合わせ精度を高め、ストリップ先端付近における段差の発生及び段差の転写を抑制する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２６３７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の方法を使用してもストリップ先端付近における段差の発生を完全に無くすことはできず、そもそも、グリップを使用してストリップを固定する場合に発生するようなストリップ先端の膨らみを無くすことはできない。また、特許文献１は、ストリップ先端の位置合わせを行うのみであるため、一度、ストリップに膨らみが発生してしまうと、途中で膨らみの転写を抑制することはできない。

【0006】

本発明者らの検討したところによれば、ストリップに膨らみが生じた場合には、リールの回転に伴って周期的にパルス状の急激な張力変動がストリップに加わるため、ストリップに周期的に板厚変動が生じる。厳しい精度要求を満足するためには圧延時にストリップに加わる張力を一定にして板厚変動を抑制する必要があるため、グリップを使用してストリップ先端を固定する場合のようにストリップの膨らみが避けられない状況では、ストリップに加わる張力を一定にする新たな手段が必要となる。

【0007】

本発明は、ストリップをリールに巻き取る際に、リールの回転に伴ってストリップに生じる張力変動を抑制することにより、ストリップの板厚を安定させることができる板厚制御方法及び当該板厚制御方法を実行する圧延装置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】

【0008】

本発明の第１の板厚制御方法は、被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、被圧延材を巻き取るリールと、圧延ロールとリールとの間に配設されて被圧延材の経路を変更するデフレクタロールとを備える圧延装置において被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させることにより、被圧延材の板厚を制御する板厚制御方法であって、リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて、第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を制御するものである。

【0009】

本発明の第１の圧延装置は、被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、被圧延材を巻き取るリールと、圧延ロールとリールとの間に配設されて被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、デフレクタロールを移動させる移動手段と、被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させるよう移動手段を制御する板厚制御手段と、を備えるものであって、リールの回転量を検出する回転量検出手段と、板厚を計測する板厚計測手段と、を更に備えている。更に、板厚制御手段は、リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて、第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を制御する。

【0010】

第１の板厚制御方法及び第１の圧延装置によれば、リールの回転に伴って被圧延材に生じる張力変動及び板厚変動を抑制することができる。特に、リールのグリップに固定された被圧延材の先端に膨らみが生じた場合のように、リールの構成によっては無くすことができない張力変動及び板厚変動を抑制することができる。

【0011】

更に、第１の板厚制御方法及び第１の圧延装置によれば、慣性力が大きく応答の遅いリールの駆動モータを制御する場合に比較して、リールの回転に伴う張力変動を応答性よく抑制することができる。第１の板厚制御方法及び第１の圧延装置によれば、応答の遅い圧下装置の制御により板厚を制御する場合に比較して、リールの回転に伴う張力変動を応答性よく抑制することができる。リールの回転に伴う張力変動を応答性よく抑制することができるため、リールの回転に伴って周期的に急激に変化する張力変動を効果的に抑制することができる。

【0012】

なお、第１の板厚制御方法を実行する圧延装置及び第１の圧延装置は、加工後の被圧延材に高い品質が求められる冷間圧延装置であることが好ましい。圧延装置は、リバース式であってもよいし非リバース式であってもよい。圧延装置は、往復で板厚を制御するものであってもよいし片道のみ実行するものであってもよい。リールは、巻き取り専用であってもよいし、巻き取りと払い出しの両方に使用されるものであってもよい。

【0013】

デフレクタロールは、被圧延材の張力が増加するときに被圧延材を押し付ける力を弱める方向に移動し、被圧延材の張力が減少するときに被圧延材を押し付ける力を強める方向に移動することが好ましい。デフレクタロールの移動方向は、上下方向であってもよいし、水平方向であってもよく、被圧延材の張力を増減することができれば他の方向であってもよい。デフレクタロールを移動させる方法として、油圧シリンダをサーボ制御する方法が例示される。

【0016】

また、第１の板厚制御方法及び第１の圧延装置によれば、リールの回転に伴って周期的に発生する張力変動を安定して抑制することができる。特に、デフレクタロールの移動によって張力変動を制御することにより、周期的に急激に発生する張力変動を応答性よく抑制することができる。周期的に発生する張力変動の原因として、被圧延材の先端を係止するリールのグリップ部付近でストリップに形成及び転写された膨らみが例示される。なお、デフレクタロールの位置の制御に使用する板厚は、板厚そのものの寸法であってもよいし、板厚の変動量であってもよい。圧延後の板厚を計測する場合には、計測タイミングと実際の圧延タイミングとを補正することが好ましい。デフレクタロールの制御は、第２の回転量に達するよりも前に開始されることが好ましい。第２の回転量として、第１の回転量の後の一の回転量が選択されるものであってもよいし、複数の回転量が選択されるものであってもよい。

【0017】

本発明の第２の板厚制御方法は、第１の板厚制御方法において、リールにおける被圧延材の巻き取り量に基づいてデフレクタロールの位置を制御するものである。

【0018】

本発明の第２の圧延装置では、第１の圧延装置の板厚制御手段がリールにおける被圧延材の巻き取り量に基づいてデフレクタロールの位置を制御するよう構成されている。

【0019】

第２の板厚制御方法及び第２の圧延装置によれば、リールの回転に伴って被圧延材に定常的に発生する張力変動を抑制することができる。定常的に発生する張力変動として、リールに巻き取られた被圧延材の厚さの増加による張力変動が例示される。

【0020】

本発明の第３の板厚制御方法は、被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、被圧延材を巻き取るリールと、圧延ロールとリールとの間に配設されて被圧延材の経路を変更するデフレクタロールとを備える圧延装置において被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させることにより、被圧延材の板厚を制御する板厚制御方法に関し、リールにおける被圧延材の巻き取り量に基づいてデフレクタロールの位置を制御し、更にリールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚にも基づいて、第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を制御する、板厚制御方法である。更に、リールの回転量と、リールにおける被圧延材の巻き取り量の増加に伴うリールの半径変化量との対応関係に基づいて第２の回転量における半径変化量を算出し、リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて第２の回転量におけるリールの半径変動量を算出し、第２の回転量における半径変化量と第２の回転量における半径変動量とを加算することにより第２の回転量におけるリールの合計の半径変化量を算出し、合計の半径変化量に基づいて第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を示す制御量を算出し、その制御量に基づいて、被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させるものである。

【0021】

本発明の第３の圧延装置は、被圧延材の圧延を行う圧延ロールと、被圧延材を巻き取るリールと、圧延ロールとリールとの間に配設されて被圧延材の経路を変更するデフレクタロールと、デフレクタロールを移動させる移動手段と、被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させるよう移動手段を制御する板厚制御手段とを備える圧延装置に関し、リールの回転量を検出する回転量検出手段と、板厚を計測する板厚計測手段と、を更に備え、板厚制御手段は、リールにおける被圧延材の巻き取り量に基づいてデフレクタロールの位置を制御し、更にリールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚にも基づいて、第１の回転量からｎ周期後（ｎは１以上の整数）の第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を制御する、圧延装置である。更に、リールの回転量と、リールにおける被圧延材の巻き取り量の増加に伴うリールの半径変化量との対応関係を記憶した記憶手段を更に備えている。更に、板厚制御手段は、リールの回転量が第１の回転量であるときに圧延された被圧延材の板厚に基づいて第２の回転量におけるリールの半径変動量を算出する板厚反映手段と、記憶手段を参照して得られる第２の回転量における半径変化量と板厚反映手段で算出された第２の回転量における半径変動量とを加算することにより第２の回転量におけるリールの合計の半径変化量を算出する半径変化量算出手段と、合計の半径変化量に基づいて第２の回転量におけるデフレクタロールの位置を示す制御量を算出する制御量算出手段とを有している。更に、移動手段は、その制御量に基づいて被圧延材の張力変動量が減少する位置にデフレクタロールを移動させる。

【0022】

第３の板厚制御方法及び第３の圧延装置によれば、板厚の変動によって検出される張力変動量と、リールにおける被圧延材の巻き数の増加によって生じる張力変動量とを、共にリールの半径の変動量に置き換えて演算することにより、制御量の演算を簡素化することができる。なお、回転量と半径変化量との対応関係の参照元として、予め対応関係を記憶した表、対応関係を算出する計算式、及び、リールの半径を計測する計測器が例示される。半径変動量の算出方法としては、対応関係を算出する計算式及び予め対応関係を記憶した表が例示される。制御量は、デフレクタロールの位置を直接数値で示すものであってもよいし、デフレクタロールの移動量を示すものであってもよいし、間接的にデフレクタロールの位置を示すものであってもよい。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、被圧延材をリールに巻き取る際に、リールの回転に伴って被圧延材に生じる張力変動を抑制することにより、被圧延材の板厚を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本実施形態の圧延装置の概略構成及び機能ブロックの一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、本実施形態の圧延装置１の概略構成図である。圧延装置１は、主要な構成要素として、圧延スタンド１０、左リール１１、右リール１２、左デフレクタロール１３及び右デフレクタロール１４を備えている。本明細書中で左右方向は相対的な位置関係を示すにすぎない。

【0026】

なお、本実施形態では圧延装置１を冷間リバース圧延装置としたときの板厚制御方法について説明するが、本発明の板厚制御方法を実行する圧延装置は本実施形態の圧延装置１に限られるものではない。例えば、圧延装置１は、１方向にのみ圧延する圧延装置であってもよい。

【0027】

本実施形態の圧延スタンド１０は、直接ストリップ１５に接触するワークロールをバックアップロールと中間ロールで圧下しながら圧延するが、他の構造を持つ圧延装置であってもよい。圧延スタンド１０は、シングルスタンドであってもよいし、ダンデム方式で圧延するものであってもよい。

【0028】

左リール１１は圧延スタンド１０の左側に配設され、右リール１２は圧延スタンド１０の右側に配設されている。左リール１１と右リール１２は、それぞれ、ストリップ１５を払い出すペイオフリールとして機能するとともに、ストリップ１５を巻き取るテンションリールとして機能する。左リール１１と右リール１２の一方がペイオフリールとして機能するとき、他方がテンションリールとして機能する。

【0029】

左リール１１と圧延スタンド１０の間には、ストリップ１５の経路を変更する左デフレクタロール１３が配設されている。右リール１２と圧延スタンド１０の間には、ストリップ１５の経路を変更する右デフレクタロール１４が配設されている。

【0030】

左リール１１及び右リール１２が時計回りに回転すると、ストリップ１５が右リール１２の左下付近で右リール１２から離れて左上方向に送られ、右デフレクタロール１４によって水平面に沿うように経路変更され、圧延スタンド１０に送られる。圧延スタンド１０で圧延されたストリップ１５は、左デフレクタロール１３で左下方向に経路変更され、左リール１１の右下付近の巻き取り開始位置１６において左リール１１上のストリップ１５に接触し、左リール１１に巻き取られる。左リール１１及び右リール１２が反時計回りに回転すると、時計回りの場合と逆の経路で左リール１１から右リール１２にストリップ１５が移動しながら圧延される。左リール１１と右リール１２の間でストリップ１５を複数回往復させることにより、ストリップ１５は所望の厚さまで圧延される。本実施形態のストリップ１５は、最終的に０．８ｍｍから０．３ｍｍ程度まで圧延されるが、ストリップ１５の板厚はこれらに限られるものではない。

【0031】

ストリップ１５の先端は、左リール１１のグリップ部１７により固定されている。グリップ部１７は、左リール１１表面のスリットから内部に挿入されたストリップ１５の先端を挟持する。ストリップ１５は、グリップ部１７から出たところで屈曲するため、左リール１１表面から若干浮いた状態の膨らみ１８を生じる。巻き取りが進んでストリップ１５がストリップ１５の最先端部の膨らみ１８に重なるように巻き取られると、内側のストリップ１５の膨らみ１８が外側のストリップ１５に転写される。圧延時にストリップ１５に加わる張力は、ストリップ１５を含む左リール１１全体の巻き取り半径に依存し、特に、巻き取り開始位置１６における巻き取り半径に大きく依存する。

【0032】

なお、左リール１１は、ストリップ１５の先端を内側に挿入するグリップ部１７を持つものに限られない。本実施形態では、グリップ部１７により生じた膨らみ１８が板厚変動を引き起こす場合でも、このように引き起こされた板厚変動を抑制することができるが、当初から膨らみ１８の発生を抑えておくことにより、更に板厚変動を抑制することができる。例えば、左リール１１は、ストリップ１５の先端を左リール１１の表面に平面的に押し付けながらストリップ１５を巻き取るものであってもよく、表面に段付きスリーブを搭載し、ストリップ１５先端の段差を抑制したものであってもよい。

【0033】

左デフレクタロール１３が固定されている状態では、左リール１１が時計回りに回転するとき、巻き取り開始位置１６に膨らみ１８が来ていない間は、巻き取り半径は略一定であるか又は滑らかに増大する。巻き取り開始位置１６に膨らみ１８が到達すると、巻き取り半径が急激に増大することによりストリップ１５に加わる張力が急激に増大する。ストリップ１５に加わる張力が大きくなると、圧延スタンド１０で圧延されているストリップ１５の板厚が急激に薄くなる。従って、左リール１１の回転に伴って、膨らみ１８が周期的に巻き取り開始位置１６に到達し、ストリップ１５に加わる張力が周期的に急激な増大を示し、同時に圧延中のストリップ１５の板厚が周期的に急激に薄くなる。

【0034】

圧延装置１は、左リール１１の回転に伴う張力変動を抑制する板厚制御方法を実行するために、更に、油圧シリンダ２０、サーボ弁２１、板厚計２２、角度検出器２３、上位コンピュータ２４、入力部２５及び板厚制御部２６を備えている。なお、以下、差分を示すデルタをΔで示す。

【0035】

油圧シリンダ２０は、左デフレクタロール１３を上下に移動させる。サーボ弁２１は、移動量Δｄが入力されると油圧シリンダ２０の油量を制御し、移動量Δｄ分、左デフレクタロール１３を上下方向に移動させる。左デフレクタロール１３の位置は、油圧シリンダ２０からサーボ弁２１にフィードバックされる。サーボ弁２１は、負の移動量Δｄが入力されると、左デフレクタロール１３を下方に移動させることによりストリップ１５の張力を緩和する。サーボ弁２１は、正の移動量Δｄが入力されると、左デフレクタロール１３を上方に移動させることによりストリップ１５の張力を高める。

【0036】

板厚計２２は、圧延スタンド１０の左側出口付近でストリップ１５の板厚偏差Δｈを計測する。板厚偏差Δｈは、圧延スタンド１０における圧延目標の板厚からの偏差を表す。膨らみ１８の影響がない場合には板厚偏差Δｈは０となり、膨らみ１８の影響がある場合には板厚が薄くなるので板厚偏差Δｈは負の値となる。板厚計２２として、Ｘ線厚み計が例示される。

【0037】

角度検出器２３は、左リール１１の駆動モータに取り付けられたパルスジェネレータ（ＰＬＧ）であり、左リール１１が１回転する間に所定数Ｔのパルスを出力する。

【0038】

上位コンピュータ２４は、圧延装置１全体を制御すると共に予測値記憶部２７を備えている。予測値記憶部２７は、左リール１１の初期位置からの回転角度を示すパルス数と、左リール１１の巻き取り半径の定常的な変化量との対応を表す関数ｆ１を示している。巻き取り半径の変化量は、巻き取り量が０の状態からの半径方向の厚みで表されている。パルス数が増加すると、ストリップ１５が徐々に巻き取られることにより、巻き取り半径の変化量は段階的又は連続的に増加する。本実施形態の関数ｆ１は、テーブルの形式で記憶されているが、数式の形式で記憶されていてもよい。関数ｆ１は、ストリップ１５の複数のパラメータによって特定される圧延条件ごとに用意されている。パラメータとしては、被圧延材の種類、目標板厚、板幅、圧延回数、ストリップ１５の移動方向が例示される。関数ｆ１は、シミュレーションによって予測されたものであっても良いし、過去の実績に基づいて予測されたものであってもよい。入力部２５は、関数ｆ１を作業者が変更するためのインタフェースであり、例えば、汎用ＰＣで構成される。

【0039】

図１に示すように板厚制御部２６は、角度検出器２３から入力されたパルス、板厚計２２から入力された板厚偏差Δｈ、及び、予測値記憶部２７から読み出した関数ｆ１に基づいて、サーボ弁２１に制御量Δｄを出力する。板厚制御部２６は、左リール１１の巻き取り半径の増加に伴う張力変動を関数ｆ１に基づいて緩和するとともに、膨らみ１８により周期的に発生する張力変動を板厚偏差Δｈに基づいて緩和する。左リール１１の回転角度を示すパルス数がｐのときに板厚偏差Δｈが発生した場合、左リール１１が更に一回転してパルス数がｐ＋Ｔとなるときに左デフレクタロール１３を移動させる。

【0040】

実際には、パルス数がｐのときに板厚計２２で計測された板厚変動は、パルス数ｐよりも時間的に前に圧延スタンド１０で発生したものである。更に、パルス数がｐ＋Ｔのときに制御量Δｄを出力したのではサーボ弁２１による油圧シリンダ２０の制御が遅れる。従って、板厚制御部２６は、板厚偏差の発生と計測のタイミングのずれ、及び、油圧シリンダ２０の制御の遅れを見越して、板厚偏差の発生から左リール１１の一回転後に左デフレクタロール１３が目標位置に移動するように制御する。

【0041】

以下、本実施形態の板厚制御部２６の具体的な構成及び動作について説明する。板厚制御部２６は、予測値読出部３０、予測値修正部３１、シフトバッファ３２、板厚反映部３３、半径変化量算出部３４及び制御量算出部３５を備えている。本実施形態の板厚制御部２６は、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）により実現されているが、同様の機能を実現するものであればＰＬＣに限られるものではない。本実施形態の板厚制御部２６の各構成要素は、板厚制御部２６の機能を機能ブロックとして記述したものであり、同様の機能が実現できれば各構成要素が分離している必要はない。

【0042】

予測値読出部３０は、上位コンピュータ２４の予測値記憶部２７から圧延条件に合った関数ｆ１を読み出す。圧延条件は、予測値読出部３０から上位コンピュータ２４に要求するものであってもよいし、上位コンピュータ２４の制御に従って予測値読出部３０に送信するものであってもよい。予測値修正部３１は、予測値読出部３０に読み出された関数ｆ１を、入力部２５で作業員が入力した情報に従って修正し、修正後の関数ｆ２を作成する。予測値修正部３１を備えることによって、作業員の経験や圧延環境を反映してより正確な関数ｆ２を作成することができる。

【0043】

シフトバッファ３２は、左リール１１が一回転する間に、角度検出器２３から出力されたパルスに合わせ、一定間隔で板厚偏差Δｈをｍ回読み込む（ｍは正の整数）。例えば、角度検出器２３が一回転で３２０パルスを出力する場合、シフトバッファ３２は、ｍ＝３２０であればパルス毎に板厚偏差Δｈを読み込み、ｍ＝３２であれば１０パルス毎に板厚偏差Δｈを読み込む。ｍ個の板厚偏差Δｈはリング状にシフトしながら保持される。新たに読み込まれた板厚偏差Δｈ（θ）は、一回転前の板厚偏差Δｈ（θ−Ｔ）を更新する。但し、新たに読み込まれた板厚偏差Δｈが０であればΔｈ（θ−Ｔ）は維持される。例えば、１周目に検出された板厚偏差Δｈは２周目以降も維持される。シフトバッファ３２から板厚偏差Δｈ（θ）が出力されるのは、ｋ個後の板厚偏差Δｈ（θ＋ｋ）が読み込まれたときである。圧延スタンド１０で板厚偏差Δｈ（θ）が実際に発生してから、左リール１１が一回転し、次に板厚偏差Δｈ（θ＋Ｔ）が発生すると予測されるタイミングに合わせて左デフレクタロール１３が目標位置に移動するように、ｋが設定されている。

【0044】

板厚反映部３３は、シフトバッファ３２から、板厚偏差Δｈ（θ）が入力されると、パルス数θから一回転後のパルス数（θ＋Ｔ）における巻き取り半径の変動量ｆ３（θ＋Ｔ）を算出する。関数ｆ３に相当する制御ゲインは、シミュレーション及び実測値に基づいて予め設定されている。膨らみ１８の影響によって板厚が薄くなると板厚偏差Δｈが負の値となる。板厚偏差Δｈの絶対値が大きいほど巻き取り半径の変動量が大きくなる。

【0045】

半径変化量算出部３４は、予測値修正部３１から、パルス数（θ＋Ｔ）に発生すると予測される巻き取り量の増加に伴う半径変化量ｆ２（θ＋Ｔ）を読み出す。更に、半径変化量算出部３４は、板厚反映部３３から、パルス数（θ＋Ｔ）に発生すると予測される膨らみ１８による半径変動量ｆ３（θ＋Ｔ）を入力する。更に、半径変化量算出部３４は、巻き取り半径変化量ｆ２（θ＋Ｔ）と半径変動量ｆ３（θ＋Ｔ）とを加算することにより、板厚偏差Δｈ（θ）が検出されてから一回転後における左リール１１の合計の巻き取り半径変化量ｆ４（θ＋Ｔ）を算出する。

【0046】

制御量算出部３５は、合計の巻き取り半径変化量ｆ４（θ＋Ｔ）に基づいて、ストリップ１５に加わる張力が一定となるように制御量Δｄ（θ＋Ｔ）を算出する。制御量算出部３５の制御ゲインは、シミュレーション及び実測値に基づいて設定されている。制御量算出部３５は、算出した制御量Δｄ（θ＋Ｔ）をサーボ弁２１に出力する。

【0047】

サーボ弁２１は、入力された制御量Δｄ（θ＋Ｔ）に従って油圧シリンダ２０を制御し、左デフレクタロール１３を移動させる。左デフレクタロール１３が移動することによって、ストリップ１５の巻き取り量の増加に伴う張力の変動、及び、膨らみ１８が巻き取り開始位置１６に到達したときにストリップ１５に加わる張力の変動が共に抑制される。サーボ弁２１に制御量Δｄが出力されるタイミングは、シフトバッファ３２以外の構成要素によって更に調整されるものであってもよい。

【0048】

以上のように、圧延装置１は、左デフレクタロール１３の移動によってストリップ１５の張力を一定に保つことができるため、左リール１１の回転速度や回転トルクを制御したり、左リール１１の回転軸を移動させたり、圧延スタンド１０における圧下力を制御したりする場合に比較して、応答性良く板厚変動を抑制することができる。圧延装置１は、パルス数θのタイミングで圧延されたストリップ１５に板厚変動Δｈ（θ）が発生した場合、当該板厚変動Δｈ（θ）に基づいて、パルス数（θ＋Ｔ）のタイミングで圧延されるストリップ１５に加わる張力を一定に保つことにより、板厚変動Δｈ（θ＋Ｔ）の発生を抑制することができる。即ち、周期的な板厚変動を応答性良く抑制することができる。圧延装置１によれば、左リール１１の回転に伴ってストリップ１５に定常的に発生する張力変動を抑制することができる。

【0049】

板厚変動は膨らみ１８により発生するものに限られるものではない。膨らみ１８などの周期的に張力変動を発生させる要因は、ストリップ１５の全長にわたって一定に発生しつづけるものでなくてもよく、ストリップ１５の巻き取りが進むにつれて小さくなるものであってもよい。周期的に張力変動を発生させる要因は、ストリップ１５の巻き取りの途中から発生するものであってもよく、巻き取りの途中で解消されるものであってもよい。圧延装置１によれば、周期的に張力変動を発生させる要因の発生周期がＴからずれた場合であっても、ずれが生じた１周期後には張力変動を抑制することができる。

【0050】

なお、本実施形態の圧延装置１は、左リール１１でストリップ１５を巻き取る際に左デフレクタロール１３を移動させることによって板厚を制御しているが、右リール１２でストリップ１５を巻き取る際に右デフレクタロール１４を移動させることによって板厚を制御するものであってもよく、左右両側で板厚を制御するものであってもよい。本実施形態の圧延装置１は、左デフレクタロール１３を上下方向に移動させるものであるが、左デフレクタロール１３を水平方向など他の方向に移動させるものであってもよい。左デフレクタロール１３は、油圧シリンダ２０以外の他の機器によって移動するものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、リールによってストリップを巻き取りながら圧延する各種圧延装置であって、リールがストリップに加える張力の変動によって板厚が変動する圧延装置の板厚制御に適用できる。

【符号の説明】

【0052】

１ 圧延装置
１０ 圧延スタンド
１１ 左リール
１２ 右リール
１３ 左デフレクタロール
１４ 右デフレクタロール
１５ ストリップ
１６ 巻き取り開始位置
１７ グリップ部
１８ 膨らみ
２０ 油圧シリンダ
２１ サーボ弁
２２ 板厚計
２３ 角度検出器
２４ 上位コンピュータ
２５ 入力部
２６ 板厚制御部
２７ 予測値記憶部
３０ 予測値読出部
３１ 予測値修正部
３２ シフトバッファ
３３ 板厚反映部
３４ 半径変化量算出部
３５ 制御量算出部

【図1】