特許 6037995 条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法

(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】6037995

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/48 20060101AFI20161128BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   B21B37/48 ABBG

   B21B37/48 D

   B21C51/00 C

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-212880(P2013-212880)

(22)【出願日】2013年10月10日

(65)【公開番号】特開2015-74021(P2015-74021A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】柳 修介

(72)【発明者】

【氏名】藤内 洋志

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４９−０１５３４９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭４９−１１０５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１３１００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−１６２３９４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ ３７／００−３７／７８，

Ｂ２１Ｃ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータで駆動される圧延スタンドを複数有する圧延機によって前記圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、
前記圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の電流値の変化量である差電流を求め、求めた差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求めるものであって、
ｉ番目の圧延スタンドと、ｉ番目の圧延スタンドの下流側に位置するｉ＋１番目の圧延スタンドとの間における圧延スタンド間の張力を求めるに際し、ｉ＋１番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込む前におけるｉ番目の圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施したものと、ｉ＋１番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込んだ後におけるｉ番目の圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施したものとの差である差電流を求め、
求めた差電流と下記の圧延モデルとを用いて、前記圧延スタンド間の張力を求める
ことを特徴とする条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【数1】

【請求項2】

前記差電流を求める周期を０．５秒以下にすることを特徴とする請求項１に記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【請求項3】

前記モータ電流を基に変形抵抗を推定し、推定した変形抵抗に基づいて前記スタンド間の張力を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【請求項4】

前記ローパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数ｆ_ｃは、
前記圧延材の搬送速度が０〜６ｍ／ｓｅｃのときには０．２〜１．０Ｈｚとし、
前記圧延材の搬送速度が１０ｍ／ｓｅｃ以上のときには０．５〜２．０Ｈｚとし、
前記圧延材の搬送速度が６〜１０ｍ／ｓｅｃのときには、０．２〜１．０Ｈｚ又は０．５〜２．０Ｈｚの範囲からカットオフ周波数を選択する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【請求項5】

ローパスフィルタ処理を行うに際しては、現在の電流値データから過去の電流値データに遡るように処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【請求項6】

ローパスフィルタ処理後の電流値データに対してｎ＝２／ｆ_ｃ点分（なお、ｆ_ｃはカットオフ周波数）だけ位相を進めたデータを用いて、差電流を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【請求項7】

ローパスフィルタ処理として、レカーシブフィルタを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、条鋼を圧延する条鋼圧延において精確にスタンド張力を推定する推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、線材、棒鋼、型鋼などの条鋼（条鋼材）を製造する条鋼圧延では、条鋼の元となる圧延材を圧延する圧延スタンドの間の張力（スタンド間張力という）を測定しながら、圧延材の圧延を行っている。このような条鋼圧延において、スタンド間張力を求める技術として、特許文献１〜５に示すものがある。
特許文献１では、各スタンドにおける条材（圧延材）の最後端の通過を検出し、最後端が通過したｉ番目のスタンドと次のｉ＋１番目のスタンドに最後端が存在する間に、条材の幅寸法変動値を求めて、この幅寸法変動値と、条材の幅の影響係数とから張力を求めている。即ち、特許文献１では、圧延材の尻抜け時において、当該圧延材の幅寸法の変化からスタンド間張力を推定している。

【0003】

特許文献２では、圧延スタンドの荷重、トルクの変化量から圧延モデルを用いて、圧延材の先端、圧延材の中央、圧延材の尾端の各時刻におけるスタンド間張力を推定している。特許文献３では、圧延材が尻抜け時の圧延スタンドの荷重、圧延スタンドのトルク、圧延材の幅寸法からスタンド間張力を推定している。
また、特許文献４では、張力による電磁特性の変化を検出してスタンド間張力を推定している。

【0004】

また、特許文献５では、圧延スタンドの圧延荷重、駆動電動機の電圧及び電流から圧延トルクの変化を求めると共に、圧延材が圧延スタンドに噛み込んだときの圧延トルクの変化に基づいてスタンド間張力を推定している。
つまり、特許文献１〜５には、圧延材が尻抜けしたときの圧延材の幅寸法からスタンド間張力を推定する方法（特許文献１）と、圧延荷重、圧延トルクを基に圧延モデル等を用いてスタンド間張力を推定する方法（特許文献２、３、５）と、張力による電気的な性質の変化によりスタンド間張力を推定する方法（特許文献４）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平５−４１３３４号公報

【特許文献2】特許第２５１００９０号公報

【特許文献3】特公平８−４８１３号公報

【特許文献4】特開平６−９４５４７号公報

【特許文献5】特公平４−８１２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

鋼板の圧延では、一定量の圧延材を圧延すると、ロールの摩耗、肌荒れ等の理由により、圧延ロールが交換される。一方、条鋼圧延を製造する圧延ラインでは、鋼板などを圧延するような圧延ラインとは異なり、圧延材のサイズ、形状に応じて、圧延ロールだけでなく圧延スタンドの交換が頻繁に行われている。このため、圧延スタンドの交換等に伴って圧延荷重を測定するロードセルの取り外し、再取り付け、調整（校正）を繰り返し行わなければならない。ロードセルによる測定を精確なものとするためには、ロードセルの取り付け後の調整や校正を、毎回確実に行う必要が生じてくる。このようなことから、条鋼圧延ラインにおいては、ロードセルを用いて圧延荷重を測定し、得られた圧延荷重からスタンド間張力を求めることは難しいのが実情である。また、同様の理由により、ロードセルによる計測値から圧延トルクを精確に算出し、得られた圧延トルクからスタンド間張力を求めることも難しいのが実情である。

【0007】

つまり、特許文献２、３、５には、圧延荷重や圧延トルクを用いてスタンド間張力を求めることが開示されているが、これらの技術を用いてスタンド間張力を求めることは、実
際の現場では困難を極めることが多い。
一方、特許文献１には、圧延材が尻抜けしたときの圧延材の幅寸法に基づいて張力を推定する残差張力推定方法の技術が開示されている。しかしながら、実際の条鋼圧延における上流側の圧延スタンドでは、尻抜け時の張力の変化が圧延材の幅寸法の変化に大きな影響を及ぼさず、特許文献１の技術のように、圧延材の幅寸法に基づいて上流側のスタンド間張力を求めることは難しい。

【0008】

また、特許文献４には、電磁特性の変化によってスタンド間張力を求めることが開示されているものの、圧延材には温度ムラ（例えば、スキッドに接した部分が他部分より低温となっているなど）が存在することがあり、この温度ムラの影響により電磁特性が変化することから、特許文献４の技術を用いても安定してスタンド間張力を求めることができない。

【0009】

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、安定的にスタンド間張力を求めることができる条鋼圧延におけるスタンド張力の推定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】

前記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。
すなわち、本発明におけるスタンド張力の推定方法は、モータで駆動される圧延スタンドを複数有する圧延機によって前記圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、前記圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の電流値の変化量である差電流を求め、求めた差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求めるものであって、ｉ番目の圧延スタンドと、ｉ番目の圧延スタンドの下流側に位置するｉ＋１番目の圧延スタンドとの間における圧延スタンド間の張力を求めるに際し、ｉ＋１番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込む前におけるｉ番目の圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施したものと、ｉ＋１番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込んだ後におけるｉ番目の圧延スタンドのモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施したものとの差である差電流を求め、求めた差電流と下記の圧延モデルとを用いて、前記圧延スタンド間の張力を求めることを特徴とする。

【0013】

【数1】

【0014】

好ましくは、前記差電流を求める周期を０．５秒以下にするとよい。
好ましくは、前記モータ電流を基に変形抵抗を推定し、推定した変形抵抗に基づいて前記スタンド間の張力を求めるとよい。
好ましくは、前記ローパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数は、前記圧延材の搬送速度が０〜６ｍ／ｓｅｃのときには０．２〜１．０Ｈｚとし、前記圧延材の搬送速度が１０ｍ／ｓｅｃ以上のときには０．５〜２．０Ｈｚとし、前記圧延材の搬送速度が６〜１０ｍ／ｓｅｃのときには、０．２〜１．０Ｈｚ又は０．５〜２．０Ｈｚの範囲からカット
オフ周波数を選択するとよい。

【0015】

好ましくは、ローパスフィルタ処理を行うに際しては、現在の電流値データから過去の電流値データに遡るように処理を行うとよい。
好ましくは、ローパスフィルタ処理後の電流値データに対してｎ＝２／ｆ_ｃ点分（なお、ｆ_ｃはカットオフ周波数）だけ位相を進めたデータを用いて、差電流を求めるとよい。
好ましくは、ローパスフィルタ処理として、レカーシブフィルタを用いるとよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、圧延スタンドを複数有する圧延機によって条鋼圧延を行うときに、圧延スタンドを駆動させるモータのモータ電流によってメンテナンスコストをかけず極めて安価に安定的にスタンド間張力を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】条鋼線材の圧延ラインの概要図である。

【図2】圧延材の噛み込み状況とモータ電流との関係を示す図である。

【図3】モータ電流の時間推移を示した図である。

【図4】圧延スタンド間の差電流の検出と張力の演算結果を示した図である。

【図5】フィルタ処理を行った上で、圧延スタンド間の差電流の検出を実施することを示した図である。

【図6】カットオフ周波数とフィルタ前後の電流値を示した図である（線速０．５２ｍ／ｓｅｃ）。

【図7】カットオフ周波数とフィルタ前後の電流値を示した図である（線速３．５ｍ／ｓｅｃ）。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施形態を説明する前に、参考となる実施形態について、図面に基づき説明を行う。
［参考実施形態］
図１は、棒鋼、線材、型鋼などの条鋼（条鋼材）を圧延する圧延機（圧延ライン）の概要を示している。

【0019】

圧延機１は、加熱炉２から移送された圧延材（素材）３を条鋼に圧延するものであって、粗圧延機４、中間圧延機５、仕上げ圧延機（ブロックミル）６、ピンチロール７、巻き取り機（レイングヘッド）８、若しくは、切断装置(コールドシャー)と冷却床とを備えている。加熱炉２の下流側には粗圧延機４が配置されており、粗圧延機４から下流側に向けて順に中間圧延機５、仕上げ圧延機６、ピンチロール７、巻き取り機８が配置されている。

【0020】

各圧延機４、５、６は、複数の圧延スタンド９を備えている。各圧延スタンド９は圧延ロール１０を備えていて、この圧延ロール１０には、当該圧延ロール１０を回転駆動するモータ（図示略）が設けられている。各圧延ロール１０を回転駆動するモータの電流（モータ電流という）は、電流計等から構成された電流検出手段１２によって検出可能であり、検出されたモータ電流は、プロコンから構成された制御装置１１に入力されるようになっている。

【0021】

この制御装置１１は、モータ電流、モータ電圧、モータ回転数などからスタンド間張力を求める張力演算手段１３を備えており、張力演算手段１３によって求めたスタンド間張力によって、各圧延ロール１０を駆動するモータや圧延ロール１０のギャップ等を制御できるようになっている。
このような圧延機１を用いて、圧延材３を条鋼圧延にするには、まず、ビレット等の圧延材３を加熱炉２にて加熱し、その後、加熱した圧延材３を、粗圧延機４、中間圧延機５、仕上げ圧延機６の順に導入して、圧延ロール１０に設けたカリバーによって、圧延材３の断面を角状、オーバル、丸状の順に変形し、圧延材３を所望の断面形状にする。仕上げ圧延機６によって条鋼となった圧延材は、巻き取り機８に巻き取られる。この条鋼圧延では、圧延材３が圧延スタンド９に噛み込んだとき、当該圧延スタンド９と、この圧延スタンド９の１つ前（１つ上流側）との間におけるスタンド間張力を求めて、スタンド間張力
に基づいて条鋼圧延の制御を行う。

【0022】

以下、制御装置１１に備えられた張力演算手段１３で行われる張力推定方法について、詳しく説明する。
図２は、圧延材３の噛み込みとモータ電流との関係を示したものである。
図２（ａ）に示すように、圧延材３がｉ番目の圧延スタンド９に噛み込む前では、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流は零に近く非常に小さい。図２（ｂ）に示すように、圧延材３がｉ番目の圧延スタンド９に噛み込んだ時点では、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流は急激に大きくなる。そして、図２（ｃ）に示すように、圧延材３が次の圧延スタンド９であるｉ＋１番目の圧延スタンド９に噛み込み、ｉ番目の圧延スタンド９とｉ＋１番目の圧延スタンド９との間にスタンド間張力が発生すると、例えば、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流さらに大きくなる。

【0023】

このように、スタンド間張力とモータ電流とは関連性があることから、本発明では、張力演算手段１３においてスタンド間張力を求めるに際しては、各圧延スタンドを駆動させるそれぞれのモータ電流を用いることとしている。
圧延スタンド間張力を求めるには、まず、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、圧延材３がｉ番目の圧延スタンド９に噛み込み後、ｉ＋１番目の圧延スタンド９に噛み込む前までのｉ番目の圧延スタンド９におけるモータ電流を電流検出手段１２によって検出し、このモータ電流を逐次記憶する。説明の便宜上、圧延材３が「ｉ番目の圧延スタンド９に噛み込んだ後であって、ｉ＋１番目の圧延スタンド９に噛み込む前」に検出したモータ電流のことを「前モータ電流」という。

【0024】

次に、図２（ｃ）に示すように、圧延材３がｉ＋１番目の圧延スタンド９に噛み込んだ後、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流を同様に電流検出手段１２によって検出し、このモータ電流を逐次記憶する。説明の便宜上、圧延材３が「ｉ番目の圧延スタンド９に噛み込んだ後であって、ｉ＋１番目の圧延スタンド９にも噛み込んだ後」に検出したモータ電流のことを「後モータ電流」という。

【0025】

そして、制御装置１１に設けた張力演算手段１３によって、前モータ電流と、後モータ電流との差である差電流を求める。そして、求めた差電流を圧延モデルに適用して、ｉ番目の圧延スタンド９とｉ＋１番目の圧延スタンド９とのスタンド張力を求める。
以下、図３を用いて、３台の圧延スタンドを例にとり、スタンド間張力の算出について詳しく説明する。

【0026】

図３（ａ）は、１番目の圧延スタンド９のモータ電流の変化を示したものであり、図３（ｂ）は、２番目の圧延スタンド９のモータ電流の変化を示したものであり、図３（ｃ）は、３番目の圧延スタンド９のモータ電流の変化を示したものである。説明の便宜上、１番目の圧延スタンド９を第１圧延スタンド、２番目の圧延スタンド９を第２圧延スタンド、３番目の圧延スタンド９を第３圧延スタンドという。

【0027】

圧延材３の圧延が始まると、第１〜第３圧延スタンド９におけるモータ電流がそれぞれ電流検出手段１２によって測定され、各モータ電流は制御装置１１に入力される。各モータ電流が予め定められた閾値を超えると、圧延開始とされる。例えば、図３（ａ）に示すように、第１圧延スタンド９では、ポイントＡにてモータ電流が急激に上昇して閾値を超えるため、制御装置１１では、ポイントＡで第１圧延スタンド９の圧延が開始されたと検出される。同様に、ポイントＢで第２圧延スタンド９の圧延開始が検出され、ポイントＣで第３圧延スタンド９の圧延開始が検出される。

【0028】

次に、張力演算手段１３は、モータ電流の差電流を求める処理に移行する。
まず、図３（ａ）に示すように、第１圧延スタンド９の圧延開始後、第２圧延スタンド９が圧延開始となるまで、第１圧延スタンド９における前モータ電流を、サンプリング時間毎に順次記憶する。そして、第２圧延スタンド９が圧延開始となった（圧延材３が第２圧延スタンド９に噛み込んだポイントＢ）後、圧延材３が第３圧延スタンド９に噛み込むまで、第１圧延スタンド９における後モータ電流をサンプリング時間毎に順次記憶する。

【0029】

つまり、第２圧延スタンド９に圧延材３が噛み込むポイントＢを中心として、その前後のモータ電流、即ち、第１圧延スタンド９の前モータ電流と、第１圧延スタンド９の後モ
ータ電流とを記憶する。
第１圧延スタンド９の前モータ電流と、後モータ電流との記憶が終了すると、張力演算手段１３は、第１圧延スタンド９における前モータ電流のデータを呼び出し、ポイントＢから数秒間（例えば、２秒間）遡ったデータ中で安定している前モータ電流を、差電流を計算するための第１電流値Ｉｂとする。また、張力演算手段１３は、同様に、第１圧延スタンド９の後モータ電流を呼び出し、ポイントＢから数秒間（例えば、２秒間）進んだデータ中で安定している後モータ電流を、差電流を計算するための第２電流Ｉａとする。言い換えれば、前モータ電流のうち、ポイントＢから数秒間過去に遡った区間で安定している電流値を、第１電流値Ｉｂとして採用し、後モータ電流のうち、ポイントＢから数秒間進んだ区間で安定している電流値を、第２電流値Ｉａとして採用している。

【0030】

そして、第２電流値Ｉａから第１電流値Ｉｂを引くことによって第１圧延スタンド９の差電流を求める（差電流＝Ｉａ−Ｉｂ）。
圧延材３が圧延スタンド９に噛み込んだとき、大きな電流変動（インパクト）が生じるが、上述したように、差電流を求めるにあたっては、ポイントＢから前後の数秒間（例えば、２秒間）のモータ電流を用いているため、大きな電流変動（インパクト）を除いた部分での差電流を求めることができる。

【0031】

なお、差電流を求めるにあたって、採用する第１電流値Ｉｂや第２電流値Ｉａは、圧延速度が遅い場合には、モータ電流において０．５〜１秒程度の平均値としてもよく、圧延速度が早い場合には、モータ電流において０．１〜０．５秒程度の平均値としてもよい。このようなことから、各圧延スタンド９において、差電流を求める周期は０．５秒以下にすることが好ましい。

【0032】

以上のように、第１圧延スタンド９と第２圧延スタンド９との間のスタンド間張力を求めるにあたっては、まず、圧延材３が第２圧延スタンド９に噛み込む前後における、第１圧延スタンド９の差電流（＝Ｉａ−Ｉｂ）を求めることとしている。同様に、第２圧延スタンド９と第３圧延スタンド９との間のスタンド間張力を求めるにあたっても、圧延材３が第３圧延スタンド９に噛み込む前後における第２圧延スタンド９の差電流を求めることとしている。

【0033】

そして、スタンド間張力Δσ_Ｆは、得られた差電流ΔＡを基に式（１）により算出される。

【0034】

【数2】

【0035】

式（１）で用いるモータトルクＧは、式（２）により計算するとよい。
式（２）の計算に用いる変形抵抗ｋｆｍは、本実施形態の場合、張力が作用していな状態のロール回転数Ｎ、モータ負荷（モータ電流Ａ×モータ電圧Ｖ）の実績値から当業者常法の変形抵抗モデル（例えば、式（３）〜式（５））を使って推定する。すなわち、モータ電流Ａを基に変形抵抗ｋｆｍを推定し、推定した変形抵抗ｋｆｍに基づいてスタンド間の張力を求めることとなる。

【0036】

【数3】

【0037】

さて、上記した式（１）の導出方法は、以下の通りである。
まず、モータに作用するトルクＧ、電圧Ｖ、電流Ａの関係は、式（６）のように表される。

【0038】

【数4】

【0039】

この式（６）を変形すると式（７）、式（８）のようになる。

【0040】

【数5】

【0041】

式（７）、式（８）を用いれば、スタンド間張力が作用したときの差電流（電流変化量）を求めることによって、スタンド間張力を求めることができる。ただし、σ_Fは前方張力、σ_Ｂは後方張力である。
ここで、圧延スタンドにおいて前方張力が発生しても後方張力は一定に保たれる（圧延材３が噛み込んだとしても既に噛み込んでいるスタンド間張力に影響を与えない、即ち、Δρ_Ｂ＝０）、スタンド間張力の発生によって圧延荷重が変化してもロールギャップ（ロール隙間）は、変わらない「即ち、Δｈ＝０」と仮定すると、スタンド間張力を求める式（７）及び式（８）は、式（１）に変形することができる。

【0042】

このようにして得られた式（１）を用い、差電流ΔＡから前方張力Δσ_Ｆを計算することで、スタンド間張力を求めることができる。
図４は、圧延スタンド間の差電流の検出と張力の演算結果を示す図である。
図４では、ｉ番目の圧延スタンドを「＃１スタンド」で表し、ｉ＋１番目の圧延スタンドを「＃１＋１スタンド」で表すこととする。

【0043】

図４に示すように、圧延材３がｉ番目の圧延スタンド９に噛み込むと、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流は急激に上昇する。そして、圧延材３がｉ＋１番目の圧延スタンド９に噛み込むと、ｉ番目の圧延スタンド９のモータ電流はやや上昇する。そして、２０秒を超えた時点で、差電流を検出してスタンド間張力を求めると、スタンド間張力は０．５ｋｇ／ｍｍ^２となる。また、圧延材３が尻抜けして１回目の圧延（１パス）が終了後、２回目の圧延（２パス）において、圧延材３がｉ番目の圧延スタンド９に噛み込むと（次材が＃１スタンド噛み込み）、７５秒付近で次材を圧延したときのスタンド間張力（０．１５ｋｇ／ｍｍ^２）を求めることができる。

【0044】

以上述べたように、隣接する圧延スタンドのモータ電流の差と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求めることで、安定的且つ精確にスタンド間張力を求めることができるようになる。
［本発明の実施形態］
上記した参考実施形態を基に、以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

【0045】

参考実施形態で述べたように、モータで駆動される圧延スタンド９を複数有する圧延機
１によって圧延スタンド９間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、圧延スタンド９のモータ電流の変化量である差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド９，９間の張力を求めることで、メンテナンスコストをかけず極めて安価に安定的にスタンド間張力を求めることが可能となる。

【0046】

しかしながら、参考実施形態の技術を実際に現場に適用した場合、以下に述べるような若干の問題が発生することが知見されている。
すなわち、実際に現場におけるモータ電流の実測値は、前述の図４（ａ）に示したとおりであり、例えば、電流検出手段１１にて計測された電流には様々なノイズがのっており、計測された電流（生の電流値）を使って電流差を検出すると、張力が正しく検出できない状況が発生する。

【0047】

そこで、本実施形態では、計測されたモータ電流の時系列データにフィルタ処理を施し、モータの共振、熱鋼の温度変動、クロップカット等を原因とし、モータ電流の時系列データに重畳されている様々なノイズを除去するようにする。フィルタ処理後の電流値データ、すなわち、ノイズ除去後の電流データに対して、参考実施形態で開示した手法を適用し、スタンド間張力を算出する。係る処理は張力演算手段１３にて実施される。

【0048】

フィルタ処理で使用するフィルタは、ローパスフィルタであり、様々な形式のフィルタが採用可能であるが、本実施形態ではレカーシブフィルタを用いるようにした。使用したレカーシブフィルタを［数６］に示す。

【0049】

【数6】

【0050】

また、フィルタ処理に使用するデータは、連続する４０点から２５０点のモータ電流値の時系列データとする。データのサンプリング周期は、０．５秒以下、好ましくは０．１秒以下とするのが好ましい。
レカーシブフィルタ（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆ_ｃは、圧延材３の搬送
速度（線速）が０〜６ｍ／ｓｅｃのときには０．２〜１．０Ｈｚ、好ましくは０．５Ｈｚとする。線速が１０ｍ／ｓｅｃ以上のときには０．５〜２．０Ｈｚ、好ましくは２．０Ｈｚとする。線速が両者の中間の場合には、線速が０〜６ｍ／ｓｅｃのときに採用したカットオフ周波数の値、又は線速が１０ｍ／ｓｅｃ以上のときに採用したカットオフ周波数の値のいずれかを用いるようにする。

【0051】

カットオフ周波数ｆ_ｃを上記の範囲とすることが好ましいことは、本願発明者らが鋭意研究の末、知見したものであって、通常の条鋼圧延機を対象にサンプリング周期が０．１〜１ｓｅｃの条件下では、上記のカットオフ周波数ｆ_ｃは適正な値となる。
例えば、図６（特に図中の丸印で示した部分）に示すように、圧延材３の搬送速度（線速）が０．５ｍ／ｓ程度の場合に、カットオフ周波数の値ｆ_ｃを０．２Ｈｚ〜１．０Ｈｚとして下流側に位置する圧延スタンドで電流値を取り込む場合を考える。５００Ａ前後で推移していた電流値に１００Ａ程度のステップ状の変化が起きた場合、カットオフ周波数ｆ_ｃが１Ｈｚより大きいと、ノイズを十分に除去できない上にステップ状の変化がなだらかなものとなる。しかしながら、カットオフ周波数ｆ_ｃを０．５Ｈｚまで小さくするとノイズの影響が小さくなり、カットオフ周波数ｆ_ｃを０．２Ｈｚまで小さくするとノイズを十分に除去でき、ステップ状の電流変化を精確に検出可能となることを確認している。

【0052】

また、図７（特に図中の丸印で示した部分）に示すように、圧延材３の搬送速度（線速）が３．５ｍ／ｓ程度の場合に、カットオフ周波数の値ｆ_ｃを０．２Ｈｚ〜１．０Ｈｚとして下流側に位置する圧延スタンドで電流値を取り込む場合を考える。４００Ａ前後で推移していた電流値に１００Ａ程度のステップ状の変化が起きた場合、カットオフ周波数ｆ_ｃが０．２Ｈｚと小さいと、ステップ状の変化がなまされてフィルタ処理後の電流値に変動が計測されなくなる。しかしながら、カットオフ周波数ｆ_ｃを０．５Ｈｚにするとフィルタ処理後の電流値に変動が計測されるようになり、カットオフ周波数ｆ_ｃを１．０Ｈｚまで大きくするとフィルタ処理後の電流値で略ステップ状の変化を確認することが可能となることを確認している。

【0053】

また、ｉ番目の圧延スタンド９（前段スタンド）よりｉ＋１番目の圧延スタンド９（後段スタンド）の方が線速が速い場合、カットオフ周波数ｆ_ｃを小さくとると、ｉ＋１番目の圧延スタンド９での噛み込みによるスタンド間張力の発生に伴うステップ状の電流変化を「なまして」しまい、差電流を正しく評価できないことを、本願出願人らは知見している。その場合、ｉ＋１番目の圧延スタンド９では、ｉ番目の圧延スタンド９よりカットオフ周波数ｆ_ｃを大きく設定することが好ましい。

【0054】

なお、カットオフ周波数を大きくしすぎる（高すぎる）と、計測された電流値に重畳されたノイズを完全に除去できなくなるので注意が必要である。逆にカットオフ周波数が低すぎると、圧延材３が次スタンドに噛み込みによってステップ的に変化する電流値（計測された電流値）がなだらかな変化となってしまい、電流差を検出できなくなる。すなわち、ノイズを除去できる範囲でなるべく高いカットオフ周波数を選択することが好ましい。

【0055】

図５（ａ）には、圧延スタンド９における電流値の実測データが◆の印のグラフ（フィルタ前のグラフ）で示されている。このグラフに示す如く、次スタンド噛み込み前の電流参照エリアを見れば、モータ電流値は約７００Ａであることがわかる。一方、次スタンド噛み込み後の電流参照エリアを見れば、モータ電流値は約９５０Ａ〜８００Ａとばらついており、差電流を求めた場合、約２５０Ａ〜１００Ａとなって、正確な張力測定が不可能な状況となっている。

【0056】

そこで、計測されたモータ電流値に対して、前述のレカーシブフィルタを用いたフィルタ処理を施す。その結果は、図５（ａ）のなめらかな曲線（フィルタ後のグラフ）のようになる。フィルタ後の電流値を用いれば、差電流ΔＡは約２００Ａと算出され、式（１）、式（２）を用いることで正確な張力を求めることが可能となる。
ところで、上記したフィルタ処理を実施するに際しては、Ａ０，Ａ１，Ａ２・・・，Ａｎのように、現在のデータを先頭におき、順に過去のデータに遡るようにフィルタ処理を実行するとよい。なお、
Ａ０：現在の電流値
Ａ１：現在から１サンプリング周期前の電流値
Ａ２：現在から２サンプリング周期前の電流値
Ａｎ：現在からｎサンプリング周期前の電流値
である。

【0057】

係る処理を行う理由は、レカーシブフィルタの場合、データ列の初めの数点は立ち上がりのため、本当のデータを再現できていない可能性がある。そこで、電流差の検出に影響の少ない新しいデータを先頭においてフィルタをかけると、適切なフィルタ処理が実現可能となるからである。
また、上記したフィルタ処理を実施すると、データ（モータ電流値の時系列データ）に位相遅れが発生する。そこで、この位相遅れを補正することは非常に好ましい。具体的には、カットオフ周波数をｆ_ｃとして、ｎ＝２／ｆ_ｃ点分、フィルタ処理後のデータの位相を進めるとよい。

【0058】

図５（ｂ）おける滑らかな曲線は、計測されたモータ電流値に対して、前述のレカーシブフィルタを適用するフィルタ処理を施し、その後、ｎ＝２／ｆ_ｃ点だけ、位相を進めたものである。このようにフィルタ処理ならびに位相シフト処理を行った時系列データを用いることで、当該スタンドおよび次スタンドの噛み込みタイミングを参照して電流差を確実に検出でき、正確な張力を計算することが可能となる。

【0059】

以上述べたように、モータで駆動される圧延スタンド９を複数有する圧延機１によって、圧延スタンド９，９間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、圧延スタンド９のモータ電流に対してローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の電流値の変化量である差電流を求め、求めた差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド９間の張力を求めることで、安定的且つ正確にスタンド間張力を求めることができるようになる。その結果、スタンド間張力の誤検出や張力のハンチングが軽減し、張力検出の信頼性向上に寄与することができる。

【0060】

なお、今回開示された実施の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。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【符号の説明】

【0061】

１ 圧延機（圧延ライン）
２ 加熱炉
３ 圧延材
４ 粗圧延機
５ 中間圧延機
６ 仕上げ圧延機
７ ピンチロール
８ 巻き取り機
９ 圧延スタンド
１０ 圧延ロール
１１ 電流検出手段
１２ 制御装置
１３ 張力演算手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】