(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のワークロールによって板材を圧延する圧延機であって、
前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルを有し、各ノズルから前記ワークロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント噴射手段と、
前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルを有し、各ノズルから前記ワークロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント噴射手段と、
前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定手段と、
前記ベースクーラントの温度を検出するベースクーラント温度検出手段と、
前記スポットクーラントの温度を検出するスポットクーラント温度検出手段と、
圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出手段と、
前記形状検出手段によって検出された板材の形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算手段と、
前記ワークロールの平均温度と前記ベースクーラントの温度との差と、前記ワークロールの平均温度と前記スポットクーラントの温度との差と、前記板材の形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記ベースクーラント噴射手段から噴射される前記ベースクーラントの噴射量と温度、前記スポットクーラント噴射手段から噴射される前記スポットクーラントの噴射量と温度の少なくとも１つを制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御手段と、
を具備することを特徴とする圧延機。
【請求項２】
前記ロール温度推定手段は、
前記ワークロールを回転させるモータの電流値を検出するモータ電流検出手段と、
前記モータの電流値を基に板塑性変形エネルギを算出し、当該板塑性変形エネルギを用いて前記ワークロールの平均温度を算出する温度演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。
【請求項３】
前記ロール温度推定手段は、所定の塑性加工演算式を基に板塑性変形エネルギを算出し、当該板塑性変形エネルギを用いて前記ワークロールの平均温度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延機。
【請求項４】
上下のワークロールによって板材を圧延する圧延方法であって、
前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルから前記ワークロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント噴射工程と、
前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルから前記ワークロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント噴射工程と、
前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定工程と、
前記ベースクーラントの温度を検出するベースクーラント温度検出工程と、
前記スポットクーラントの温度を検出するスポットクーラント温度検出工程と、
圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出工程と、
前記形状検出工程によって検出された板材の形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算工程と、
前記ワークロールの平均温度と前記ベースクーラントの温度との差と、前記ワークロールの平均温度と前記スポットクーラントの温度との差と、前記板材の形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記ベースクーラントの噴射量と温度、前記スポットクーラントの噴射量と温度の少なくとも１つを制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御工程と、
を有することを特徴とする圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機及び圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１には、上下一対の作業ロールにより板材を圧延する圧延機において、作業ロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント供給手段と、作業ロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント供給手段とを備え、
ベースクーラントとスポットクーラントとの温度差に基づいてベースクーラントとスポットクーラントとの流量比を設定し、当該設定した流量比でベースクーラントとスポットクーラントとを噴射するようにベースクーラント供給手段及びスポットクーラント供給手段を制御することにより、板材の板幅方向の形状を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３８２８７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように従来技術では、ベースクーラントとスポットクーラントとの温度差に基づいて板材の板幅方向の形状を制御する。しかしながら、クーラントコントロールによる板材形状変化に対する効果は、ベースクーラントとスポットクーラントとの温度差に影響されることよりも、作業ロールとクーラントとの温度差で決まる要素の方が大きく、この点において上記従来技術は板材形状制御として的確で効果の大きい方式とはいえない。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも正確に板材形状制御を行うことが可能な圧延機及び圧延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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明では、圧延機に係る第１の解決手段として、上下のワークロールによって板材を圧延する圧延機であって、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルを有し、各ノズルから前記ワークロールに対してクーラントを噴射するクーラント噴射手段と、前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定手段と、前記クーラントの温度を検出するクーラント温度検出手段と、圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出手段と、前記形状検出手段によって検出された板材形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算手段と、前記ワークロールの平均温度と前記クーラントの温度との差と、前記板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記クーラント噴射手段から噴射される前記クーラントの噴射量及び／または温度を制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御手段と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
また、圧延機に係る第２の解決手段として、上下のワークロールによって板材を圧延する圧延機であって、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルを有し、各ノズルから前記ワークロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント噴射手段と、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルを有し、各ノズルから前記ワークロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント噴射手段と、前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定手段と、前記ベースクーラントの温度を検出するベースクーラント温度検出手段と、前記スポットクーラントの温度を検出するスポットクーラント温度検出手段と、圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出手段と、前記形状検出手段によって検出された板材の形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算手段と、前記ワークロールの平均温度と前記ベースクーラントの温度との差と、前記ワークロールの平均温度と前記スポットクーラントの温度との差と、前記板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記ベースクーラント噴射手段から噴射される前記ベースクーラントの噴射量と温度、前記スポットクーラント噴射手段から噴射される前記スポットクーラントの噴射量と温度の少なくとも１つを制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、圧延機に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、
前記ロール温度推定手段は、前記ワークロールを回転させるモータの電流値を検出するモータ電流検出手段と、前記モータの電流値を基に板塑性変形エネルギを算出し、当該板塑性変形エネルギを用いて前記ワークロールの平均温度を算出する温度演算手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、圧延機に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段にお
いて、前記ロール温度推定手段は、所定の塑性加工演算式を基に板塑性変形エネルギを算出し、当該板塑性変形エネルギを用いて前記ワークロールの平均温度を算出することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明では、圧延方法に係る第１の解決手段として、上下のワークロールによって板材を圧延する圧延方法であって、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルから前記ワークロールに対してクーラントを噴射するクーラント噴射工程と、前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定工程と、前記クーラントの温度を検出するクーラント温度検出工程と、圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出工程と、前記形状検出手段によって検出された板材形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算工程と、前記ワークロールの平均温度と前記クーラントの温度との差と、前記板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記クーラントの噴射量及び／または温度を制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、圧延方法に係る第２の解決手段として、上下のワークロールによって板材を圧延する圧延方法であって、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルから前記ワークロールに対してベースクーラントを噴射するベースクーラント噴射工程と、前記ワークロールの回転軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のノズルから前記ワークロールに対してスポットクーラントを噴射するスポットクーラント噴射工程と、前記ワークロールの平均温度を推定するロール温度推定工程と、前記ベースクーラントの温度を検出するベースクーラント温度検出工程と、前記スポットクーラントの温度を検出するスポットクーラント温度検出工程と、圧延された前記板材の幅方向の形状を検出する形状検出工程と、前記形状検出手段によって検出された板材の形状と目標形状との偏差量を算出する形状偏差演算工程と、前記ワークロールの平均温度と前記ベースクーラントの温度との差と、前記ワークロールの平均温度と前記スポットクーラントの温度との差と、前記板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、前記ベースクーラントの噴射量と温度、前記スポットクーラントの噴射量と温度の少なくとも１つを制御することにより前記板材の形状を制御する形状制御工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワークロールとクーラントとの温度差と、板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、ワークロールに対するクーラントの噴射量及び／または温度を制御することにより板材の形状を制御するので、従来よりも正確な板形状制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係る圧延機の構成概略図である。これら図１及び図２に示すように、本実施形態に係る圧延機は、ワークロール１０ａ、１０ｂ、バックアップロール１１ａ、１１ｂ、ベースクーラントスプレー（ベースクーラント噴射手段）１２ａ、１２ｂ、スポットクーラントスプレー（スポットクーラント噴射手段）１３ａ、１３ｂ、ベースクーラントバルブ群１４、スポットクーラントバルブ群１５、形状検出装置（形状検出手段）１６、形状偏差演算装置（形状偏差演算手段）１７、モータ電流センサ（モータ電流検出手段）１８、ロール平均温度演算装置（温度演算手段）１９、クーラント供給装置２０、ベースクーラント温度調整装置２１、スポットクーラント温度調整装置２２、ベースクーラント温度センサ（ベースクーラント温度検出手段）２３、スポットクーラント温度センサ（スポットクーラント温度検出手段）２４及び形状制御装置（形状制御手段）２５から構成されている。また、符号１００は本圧延機にて圧延される板材である。
【００１３】
なお、図１及び図２において、ワークロール１０ａ、１０ｂの回転軸方向（板幅方向）をＸ軸方向とし、板材１００の圧延方向（つまりＸ軸方向と直交する方向）をＹ軸方向とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を設定する。つまり、図１は、ワークロール１０ａ、１０ｂ、バックアップロール１１ａ、１１ｂ、ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂ、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂ、形状検出装置１６及び板材１００を側面（Ｘ軸方向）から視た模式図であり、図２は、ワークロール１０ａ、ベースクーラントスプレー１２ａ、スポットクーラントスプレー１３ａ、形状検出装置１６及び板材１００を上面（Ｚ軸方向）から視た模式図である。
【００１４】
また、説明の便宜上、図１及び図２において、ベースクーラントバルブ群１４、スポットクーラントバルブ群１５、形状偏差演算装置１７、モータ電流センサ１８、ロール平均温度演算装置１９、クーラント供給装置２０、ベースクーラント温度調整装置２１、スポットクーラント温度調整装置２２、ベースクーラント温度センサ２３、スポットクーラント温度センサ２４及び形状制御装置２５は、ＸＹＺ直交座標系に無関係に配置されているものとする。
【００１５】
ワークロール１０ａ、１０ｂは、Ｚ軸上に設けられた上下一対の圧延用作業ロールであり、図示しないロールモータによって回転駆動されると共に、図示しない板材供給ロールから供給される板材１００をロール間に挟み込むことによって板材１００を圧延する。バックアップロール１１ａ、１１ｂは、Ｚ軸上に設けられた上下一対のワークロール支持用ロールであり、バックアップロール１１ａはワークロール１０ａを上側から支持し、バックアップロール１１ｂはワークロール１０ｂを下側から支持している。
【００１６】
ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂは、Ｚ軸上に設けられた上下一対のベースクーラント噴射用スプレーであり、両者ともベースクーラントバルブ群１４を介してベースクーラントが供給されており、ベースクーラントスプレー１２ａは、ベースクーラントをワークロール１０ａに向かって噴射し、ベースクーラントスプレー１２ｂは、ベースクーラントをワークロール１０ｂに向かって噴射する。
【００１７】
スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂは、Ｚ軸上に設けられた上下一対のスポットクーラント噴射用スプレーであり、両者ともスポットクーラントバルブ群１５を介してスポットクーラントが供給されており、スポットクーラントスプレー１３ａは、スポットクーラントをワークロール１０ａに向かって噴射し、スポットクーラントスプレー１３ｂは、スポットクーラントをワークロール１０ｂに向かって噴射する。なお、スポットクーラントスプレー１３ａは、ベースクーラントスプレー１２ａより上方に設けられており、ワークロール１０ａに対してスポットクーラントはベースクーラントよりも上方に噴射される。また、スポットクーラントスプレー１３ｂは、ベースクーラントスプレー１２ｂより下方に設けられており、ワークロール１０ｂに対してスポットクーラントはベースクーラントよりも下方に噴射される。
【００１８】
これらベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂと、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂと、ベースクーラントバルブ群１４と、スポットクーラントバルブ群１５の詳細について図２を用いて説明する。なお、図２では、ベースクーラントスプレー１２ａとスポットクーラントスプレー１３ａを代表的に図示している。図２に示すように、ベースクーラントスプレー１２ａは、ワークロール１０ａの回転軸方向（つまりＸ軸方向）に延在するユニット構造となっており、そのＸ軸方向に沿ってベースクーラントを個別に噴射可能なｍ個のノズルＮＢ１〜ＮＢｍが所定間隔で設けられている。一方、ベースクーラントバルブ群１４は、上述したノズルＮＢ１〜ＮＢｍの各々に対応するｍ個のバルブＶＢ１〜ＶＢｍから構成されている。これらバルブＶＢ１〜ＶＢｍは、形状制御装置２５から出力されるベースバルブ制御信号によって個別に開閉状態が制御される電磁弁であり、ベースクーラント温度調整装置２１を介して供給されるベースクーラントを、ベースバルブ制御信号に応じて各々に対応するノズルＮＢ１〜ＮＢｍに供給する。
【００１９】
スポットクーラントスプレー１３ａは、ベースクーラントスプレー１２ａと同様に、ワークロール１０ａの回転軸方向に延在するユニット構造となっており、そのＸ軸方向に沿ってスポットクーラントを個別に噴射可能なｍ個のノズルＮＳ１〜ＮＳｍが所定間隔で設けられている。一方、スポットクーラントバルブ群１５は、上述したノズルＮＳ１〜ＮＳｍの各々に対応するｍ個のバルブＶＳ１〜ＶＳｍから構成されている。これらバルブＶＳ１〜ＶＳｍは、形状制御装置２５から出力されるスポットバルブ制御信号によって個別に開閉状態が制御される電磁弁であり、スポットクーラント温度調整装置２２を介して供給されるスポットクーラントを、スポットバルブ制御信号に応じて各々に対応するノズルＮＳ１〜ＮＳｍに供給する。
なお、ベースクーラントスプレー１２ｂ及びスポットクーラントスプレー１３ｂの詳細な構成も上記のベースクーラントスプレー１２ａ及びスポットクーラントスプレー１３ａと同様である。
【００２０】
形状検出装置１６は、ワークロール１０ａ、１０ｂの下流側に設けられていると共に、圧延後の板材１００の下面に接するように上記ノズルと同数（ｍ個）の回転ロータＲ１〜Ｒｍが板幅方向（つまりＸ軸方向）に連結された構成となっており、各回転ロータＲ１〜Ｒｍにて圧延後の板材１００における板幅方向の板形状を検出し、当該検出した板形状を表す形状検出信号Ｓｆを形状偏差演算装置１７に出力する。形状偏差演算装置１７は、上記形状検出信号Ｓｆに基づいて、検出した板形状と目標板形状との偏差量を算出し、当該偏差量を表す形状偏差データＤｆを形状制御装置２５に出力する。
【００２１】
モータ電流センサ１８は、ワークロール１０ｂを回転駆動するロールモータに流れる電流Ｉｍ（モータ電流）を検出し、当該検出したモータ電流Ｉｍを表すモータ電流検出信号Ｓｉをロール平均温度演算装置１９に出力する。ロール平均温度演算装置１９は、上記モータ電流センサ１８から出力されるモータ電流検出信号Ｓｉ（つまりモータ電流Ｉｍ）と、ベースクーラント温度センサ２３から出力されるベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃ（つまりベースクーラント温度Ｔｃ）とを基にロール平均温度Ｔｒを算出し、当該ロール平均温度Ｔｒを表すロール平均温度演算信号Ｓｒを形状制御装置２５に出力する。なお、このロール平均温度Ｔｒの算出手法については後述する。
【００２２】
クーラント供給装置２０は、ベースクーラントをベースクーラント温度調整装置２１を介してベースクーラントバルブ群１４に供給すると共に、スポットクーラントをスポットクーラント温度調整装置２２を介してスポットクーラントバルブ群１５に供給する。ベースクーラント温度調整装置２１は、クーラ及びヒータの機能を備えており、形状制御装置２５から出力されるベースクーラント温度制御信号に応じて、クーラント供給装置２０から供給されるベースクーラントの温度を調整する。スポットクーラント温度調整装置２２は、クーラ及びヒータの機能を備えており、形状制御装置２５から出力されるスポットクーラント温度制御信号に応じて、クーラント供給装置２０から供給されるスポットクーラントの温度を調整する。なお、スポットクーラント温度Ｔｓはロール平均温度Ｔｒより低い場合も高い場合もある。
【００２３】
ベースクーラント温度センサ２３は、ベースクーラント温度調整装置２１とベースクーラントバルブ群１４との間に設けられており、ベースクーラントの温度を検出して、当該ベースクーラント温度Ｔｃを表すベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃをロール平均温度演算装置１９及び形状制御装置２５に出力する。スポットクーラント温度センサ２４は、スポットクーラント温度調整装置２２とスポットクーラントバルブ群１５との間に設けられており、スポットクーラントの温度を検出して、当該スポットクーラント温度Ｔｓを表すスポットクーラント温度検出信号Ｓｔｓを形状制御装置２５に出力する。
【００２４】
形状制御装置２５は、形状偏差データＤｆ、ロール平均温度演算信号Ｓｒ、ベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃ及びスポットクーラント温度検出信号Ｓｔｓに基づいて、板材１００の板幅方向における形状偏差量が零になるように、ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂの各ノズルＮＢ１〜ＮＢｍに供給するベースクーラントの流量（つまり各ノズルＮＢ１〜ＮＢｍのベースクーラント噴射量）と、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂの各ノズルＮＳ１〜ＮＳｍに供給するスポットクーラントの流量（つまり各ノズルＮＳ１〜ＮＳｍのスポットクーラント噴射量）と、ベースクーラントの温度と、スポットクーラントの温度との少なくとも１つを制御することにより板材１００の形状制御を行う。
【００２５】
具体的には、この形状制御装置２５は、ベースクーラント噴射量を制御する場合、ベースバルブ制御信号を出力することでベースクーラントバルブ群１４における各バルブＶＢ１〜ＶＢｍの開閉状態を制御し、また、スポットクーラント噴射量を制御する場合、スポットバルブ制御信号を出力することでスポットクーラントバルブ群１５における各バルブＶＳ１〜ＶＳｍの開閉状態を制御し、また、ベースクーラントの温度を制御する場合、ベースクーラント温度制御信号を出力することでベースクーラント温度調整装置２１を制御し、また、スポットクーラントの温度を制御する場合、スポットクーラント温度制御信号を出力することでスポットクーラント温度調整装置２２を制御する。
【００２６】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る圧延機の動作について説明する。
まず、形状制御装置２５は、板材１００の圧延を行う前に、ベースクーラントの噴射量及び温度、スポットクーラントの噴射量及び温度の初期設定を行う。そして、形状制御装置２５は、上記のように初期設定したベースクーラントの噴射量及び温度になるようなベースバルブ制御信号及びベースクーラント温度制御信号を出力することにより、各バルブＶＢ１〜ＶＢｍの開閉状態を制御すると共にベースクーラント温度調整装置２１を制御し、また、上記のように初期設定したスポットクーラントの噴射量及び温度になるようなスポットバルブ制御信号及びスポットクーラント温度制御信号を出力することにより、各バルブＶＳ１〜ＶＳｍの開閉状態を制御すると共にスポットクーラント温度調整装置２２を制御する。これにより、圧延開始前において、ワークロール１０ａ、１０ｂに対して、各ノズルＮＢ１〜ＮＢｍから初期設定温度且つ初期設定噴射量のベースクーラントが噴射されると共に、各ノズルＮＳ１〜ＮＳｍから初期設定温度且つ初期設定噴射量のスポットクーラントが噴射される。
【００２７】
そして、ワークロール１０ａ、１０ｂによって板材１００の圧延が開始され、圧延後の板材１００が形状検出装置１６上を通過すると、形状検出装置１６から圧延後の板材１００の板形状を表す形状検出信号Ｓｆが形状偏差演算装置１７に出力される。具体的には、この板形状を表す形状検出信号Ｓｆとしては、例えば伸び差率ΔεＳを用いることができる。この伸び差率ΔεＳとは、圧延分野における板形状評価に一般的に用いられるものであり、下記（１）式で表される。なお、下記（１）式において、ＨＳは圧延後の板材１００の圧延方向（Ｙ軸方向）における波の高さ、Ｌはその波のピッチである（図３参照）。
以下、このΔεＳ  を検出伸び差率と称す。
ΔεＳ  ＝  ＨＳ／Ｌ                        ・・・・・（１）                
【００２８】
そして、形状偏差演算装置１７は、上記形状検出信号Ｓｆに基づいて、検出した板形状（検出伸び差率ΔεＳ）と目標板形状（目標伸び差率ΔεＴ）との偏差量を算出し、当該偏差量を表す形状偏差データＤｆを形状制御装置２５に出力する。図３に示すように、目標板形状（目標伸び差率ΔεＴ）は下記（２）式で表され、形状偏差データＤｆは下記（３）式で表される。
ΔεＴ  ＝  ＨＴ／Ｌ                        ・・・・・（２）
Ｄｆ  ＝  ΔεＴ−ΔεＳ  ＝  （ＨＴ−ＨＳ）／Ｌ        ・・・・・（３）
【００２９】
また、ロール平均温度演算装置１９は、モータ電流センサ１８から出力されるモータ電流検出信号Ｓｉ（つまりモータ電流Ｉｍ）と、ベースクーラント温度センサ２３から出力されるベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃ（つまりベースクーラント温度Ｔｃ）とを基にロール平均温度Ｔｒを算出する。具体的には、ワークロール１０ａ、１０ｂの直径をＤ、熱伝導率をｈ、ワークロール通過による板塑性変形エネルギをＥｓ、係数Ｋとすると、ロール平均温度Ｔｒは下記（４）式で表される。
Ｔｒ＝Ｔｃ＋Ｋ・Ｅｓ／（Ｄ・ｈ）          ・・・・・（４）
また、板塑性変形エネルギＥｓは、ロールモータの電圧をＶｍ、力率をｃｏｓφとすると下記（５）式で表される。
Ｅｓ＝Ｉｍ・Ｖｍ・ｃｏｓφ                ・・・・・（５）
なお、上記（４）、（５）式において、ワークロール１０ａ、１０ｂの直径Ｄ、熱伝導率ｈ、係数Ｋ、ロールモータの電圧Ｖｍ及び力率ｃｏｓφは定数である。
【００３０】
つまり、ロール平均温度演算装置１９は、モータ電流検出信号Ｓｉによって表されるモータ電流Ｉｍを上記（５）式に代入して板塑性変形エネルギＥｓを算出し、さらに、算出した板塑性変形エネルギＥｓとベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃによって表されるベースクーラント温度Ｔｃとを上記（４）式に代入することによりロール平均温度Ｔｒを算出する。そして、ロール平均温度演算装置１９は、上記のように算出したロール平均温度Ｔｒを表すロール平均温度演算信号Ｓｒを形状制御装置２５に出力する。
【００３１】
このように、板材１００の圧延開始以降、形状制御装置２５には、形状偏差演算装置１７から形状偏差データＤｆが出力され、ロール平均温度演算装置１９からロール平均温度演算信号Ｓｒが出力され、ベースクーラント温度センサ２３からベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃが出力され、また、スポットクーラント温度センサ２４からスポットクーラント温度検出信号Ｓｔｓが出力されることになる。
【００３２】
形状制御装置２５は、ロール平均温度演算信号Ｓｒ、ベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃ及びベースクーラント温度検出信号Ｓｔｃを基に、ロール平均温度Ｔｒとベースクーラント温度Ｔｃとの温度差ΔＴｃ（＝Ｔｒ−Ｔｃ）を算出すると共に、ロール平均温度Ｔｒとスポットクーラント温度Ｔｓとの温度差ΔＴｓ（＝Ｔｒ−Ｔｓ）を算出する。そして、形状制御装置２５は、上記のように算出した温度差ΔＴｃ及び温度差ΔＴｓと形状偏差データＤｆとを基に、ベースクーラントとスポットクーラントとの噴射量及び温度を制御することにより、板材１００の形状制御を行う。なお、ΔＴｓはプラスの場合もあればマイナスの場合もある。
以下、本実施形態における形状制御の具体例について説明する。
【００３３】
（１）具体例１
本具体例１における形状制御装置２５は、ベースクーラントの噴射量及び温度は初期設定値から変化させず、スポットクーラントの噴射量及び温度を制御することで板材１００の形状制御を行うものである。この場合、形状制御装置２５は、形状偏差データＤｆを基に圧延後の板材１００表面に局所的に盛り上がった領域（凸部）が存在するのか、圧延後の板材１００表面に局所的に窪んだ領域（凹部）が存在するのかを判定する。つまり、形状偏差データＤｆは、目標板形状（目標伸び差率ΔεＴ）と、検出した板形状（検出伸び差率ΔεＳ）との差を表すものであるので、形状偏差データＤｆ＜０のときは、図４（ａ）に示すように、板材表面に局所的に凹部が存在し、ワークロール表面には局所的に凸部が存在すると判定する。
【００３４】
温度差ΔＴｓ＞０の場合、形状制御装置２５は、図４（ａ）に示すように、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂの板材１００の凹部に対応するノズルから噴射されるスポットクーラントの噴射量を上げて（冷却効果を増大して）ワークロール１０ａ、１０ｂに発生した凸部を熱収縮させることにより、板材１００の表面の凹部に対する圧下量を減らし、その表面形状を平坦化する。また、スポットクーラントの噴射量が最大定格値に達しており、これ以上噴射量を増大できない場合は、スポットクーラント温度調整装置２２を制御してスポットクーラントの温度を低くすることで冷却効果を増大する。
【００３５】
一方、形状偏差データＤｆ＞０のときは、図４（ｂ）に示すように、板材表面に局所的に凸部が存在し、ワークロール表面には局所的に凹部が存在すると判定する。このような場合、形状制御装置２５は、図４（ｂ）に示すように、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂの板材１００の凸部に対応するノズルから噴射されるスポットクーラントの噴射量を下げて（冷却効果を減少させて）ワークロール１０ａ、１０ｂに発生した凹部を熱膨張させることにより、板材１００の表面の凸部に対する圧下量を増やし、その表面形状を平坦化する。また、スポットクーラントの噴射量が最小定格値に達しており、これ以上噴射量を減少できない場合は、スポットクーラント温度調整装置２２を制御してスポットクーラントの温度を高くする。
【００３６】
なお、スポットクーラントの噴射量の増減を制御する手法としては、図５に示すように、バルブの開閉時間の比率を制御する手法を用いることができる。つまり、バルブの開時間の割合を閉時間に対して大きくする程、スポットクーラントの噴射量（流量）を増大させることができる。また、バルブの開度を制御することでスポットクーラントの噴射量を制御しても良い。
【００３７】
（２）具体例２
本具体例２における形状制御装置２５は、スポットクーラントの噴射量及び温度は初期設定値から変化させず、ベースクーラントの噴射量及び温度を制御することで板材１００の形状制御を行うものである。つまり、温度差ΔＴｃ（＝Ｔｒ−Ｔｃ）＞０の場合、形状制御装置２５は、ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂの板材１００の凹部に対応するノズルから噴射されるベースクーラントの噴射量を上げてワークロール１０ａ、１０ｂに発生した凸部を熱収縮させることにより、板材１００の表面の凹部に対する圧下量を減らし、その表面形状を平坦化する。また、ベースクーラントの噴射量が最大定格値に達しており、これ以上噴射量を増大できない場合は、ベースクーラント温度調整装置２１を制御してベースクーラントの温度を低くすることで冷却効果を増大する。
【００３８】
一方、温度差ΔＴｃ＜０である場合、形状制御装置２５は、ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂの板材１００の凸部に対応するノズルから噴射されるベースクーラントの噴射量を下げてワークロール１０ａ、１０ｂに発生した凹部を熱膨張させることにより、板材１００の表面の凸部に対する圧下量を増やし、その表面形状を平坦化する。また、ベースクーラントの噴射量が最小定格値に達しており、これ以上噴射量を減少できない場合は、ベースクーラント温度調整装置２１を制御してベースクーラントの温度を高くする。
【００３９】
（３）具体例３
本具体例３における形状制御装置２５は、ベースクーラントの噴射量及び温度、スポットクーラントの噴射量及び温度の両方を制御することで板材１００の形状制御を行うものである。この場合、温度差ΔＴｃと温度差ΔＴｓとは同じ傾向を示すので、どちらか一方の温度差を用いて板形状の凸凹判定を行えば良い。また、この具体例３は具体例１と具体例２との組み合わせであるため、温度差ΔＴｃ（ΔＴｓ）＞０の場合は、形状偏差量に応じて冷却効果が大きくなるようにベースクーラントとスポットクーラントとの噴射量（流量）の比率、またはベースクーラントとスポットクーラントとの温度の比率を制御し、温度差ΔＴｃ（ΔＴｓ）＜０の場合は、形状偏差量に応じて冷却効果が小さくなるようにベースクーラントとスポットクーラントとの噴射量の比率、またはベースクーラントとスポットクーラントとの温度の比率を制御すれば良い。
【００４０】
以上のように、本実施形態に係る圧延機によれば、ワークロール１０ａ、１０ｂとベースクーラントまたはスポットクーラントとの温度差と、板材形状と目標形状との偏差量とに基づいて、ワークロール１０ａ、１０ｂに対するベースクーラントの噴射量と温度、スポットクーラントの噴射量と温度との少なくとも１つを制御することにより板材の形状を制御するので、従来よりも正確な板形状制御を行うことができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、上記（５）式を用いてモータ電流Ｉｍから板塑性変形エネルギＥｓを算出したが、塑性加工演算式である下記（６）式を用いてこの板塑性変形エネルギＥｓを算出しても良い。なお、下記（６）式において、ｋｍは２次元平均変形抵抗（材料固有値）、Ｖは通過体積、ｈ１は出口厚み、ｈ２は入口厚みである。
Ｅｓ＝ｋｍ・Ｖ・ｌｎ（ｈ１／ｈ２）      ・・・・・（６）
【００４２】
（２）上記実施形態では、ロール平均温度Ｔｒを上記（２）式を用いて算出したが、これに限らず、例えば輻射温度計を用いてワークロール１０ａまたは１０ｂの輻射熱温度を計測し、当該計測した輻射温度に時間的または場所的な平均化処理を施すことによりロール平均温度Ｔｒを推定しても良い。
【００４３】
（３）上記実施形態では、ベースクーラントスプレー１２ａ、１２ｂと、スポットクーラントスプレー１３ａ、１３ｂとの２種類のクーラント噴射手段を備えるタイプの圧延機を例示して説明したが、本発明はこのようなタイプの圧延機に限らず、クーラント噴射手段を１種類だけ備えるようなタイプの圧延機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧延機の第１構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧延機の第２構成概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧延機の動作に関する第１説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る圧延機の動作に関する第２説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る圧延機の動作に関する第３説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ、１０ｂ…ワークロール、１１ａ、１１ｂ…バックアップロール、１２ａ、１２ｂ…ベースクーラントスプレー、１３ａ、１３ｂ…スポットクーラントスプレー、１４…ベースクーラントバルブ群、１５…スポットクーラントバルブ群、１６…形状検出装置、１７…形状偏差演算装置、１８…モータ電流センサ、１９…ロール平均温度演算装置、２０…クーラント供給装置、２１…ベースクーラント温度調整装置、２２…スポットクーラント温度調整装置、２３…ベースクーラント温度センサ、２４…スポットクーラント温度センサ、２５…形状制御装置、１００…板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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