(57)【要約】  この金属板材の圧延方法は、少なくとも上作業ロール又は下作業ロールの何れかの作業ロールチョックに作用する圧延方向力および圧延荷重を測定し、前記圧延方向力と前記圧延荷重から算出されるオフセット分力との差異値を演算し、この差異値を解消するように、前記上下作業ロールのロール周速度、前記上下作業ロールと前記材料間との摩擦係数、前記材料の上下面温度差、及び前記圧延機への板の入射角から選ばれた少なくとも１つを制御する。
2010016216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上下作業ロールと上下補強ロールとを有する圧延機を用意し、
前記上下作業ロールに、前記上下補強ロールに対する所定のオフセット量を設定し、
上作業ロールまたは下作業ロールの何れかの作業ロールチョックに作用する圧延方向力、並びに、圧延荷重を検出し、
前記圧延荷重と前記所定のオフセット量とからオフセット分力を算出し、
前記圧延方向力と前記オフセット分力との差異値を演算し、
前記差異値を解消するように、前記上下作業ロールのロール周速度、前記上下作業ロールと材料間との摩擦係数、前記材料の上下面温度差、及び前記圧延機への板の入射角から選ばれた少なくとも１つを制御することを特徴とする、金属板材の圧延方法。
【請求項２】
前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつけることを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項３】
油圧装置を用いて、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつけることを特徴とする請求項２に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項４】
前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側の反対側で、油圧装置を用いて、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつけることを特徴とする請求項３に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項５】
前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側のみにおいて、前記作業ロールチョックに作用する圧延方向力を検出することを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項６】
前記オフセット分力Ｆｏは、Ｆｏ＝２×Δｘ×Ｐ／（Ｄｗ＋Ｄｂ）の式により演算され、Δｘは前記所定のオフセット量であり、Ｐは測定された前記圧延荷重であり、Ｄｗは前記作業ロールの直径であり、Ｄｂは前記補強ロールの直径であることを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項７】
少なくとも上下補強ロールと、前記上下補強ロールに対して所定のオフセット量を形成するようにオフセットされた上下作業ロールとを有する金属板材の圧延機と、
上作業ロールまたは下作業ロールの何れかの作業ロールチョックにおける圧延方向入側及び出側に設置されて、前記作業ロールチョックに作用する圧延方向力を検出する圧延方向力検出装置と、
圧延荷重を検出する圧延荷重検出装置と、
前記圧延荷重検出装置によって検出された前記圧延荷重と前記所定のオフセット量とからオフセット分力を算出するオフセット分力演算装置と、
前記圧延方向力検出装置によって検出された前記圧延方向力と前記オフセット分力との差異値を演算する差異値演算装置とを備え、
更に、下記の装置セットＡ、装置セットＢ、装置セットＣ、及び装置セットＤから選ばれた少なくとも１つの装置セットを備え、
前記装置セットＡには、前記差異値に基づいて、前記上下作業ロールのロール周速度の制御量を演算する周速度制御量演算装置、並びに、前記ロール周速度の制御量に基づいて、前記上下作業ロールのロール周速度を制御する周速度制御装置が含まれ；
前記装置セットＢには、前記差異値に基づいて、前記上下作業ロールと材料間との摩擦係数を制御する潤滑剤の供給量を演算する潤滑剤供給量演算装置、並びに、演算された前記潤滑剤の供給量に基づいて、前記潤滑剤の供給量を制御する潤滑剤供給量制御装置及び前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置が含まれ；
前記装置セットＣには、前記差異値に基づいて、前記材料の上下面温度差を演算する上下面温度差の演算装置、並びに、演算された前記上下面温度差に基づいて、前記材料の上下面温度を制御する温度制御装置及び前記材料の上下面を加熱又は冷却する加熱冷却装置が含まれ；
前記装置セットＤには、前記差異値に基づいて、前記圧延機への板の入射角を制御するローラーテーブルの高さを演算するローラーテーブル高さの演算装置、並びに、演算された前記ローラーテーブルの高さに基づいて、ローラーテーブルの高さを制御するローラーテーブルの高さ制御装置及び上下可変ローラーテーブルが含まれている、
ことを特徴とする金属板材の圧延装置。
【請求項８】
前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける装置が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の金属板材の圧延装置。
【請求項９】
前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける装置が油圧装置であることを特徴とする請求項８に記載の金属板材の圧延装置。
【請求項１０】
前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側の反対側に、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける油圧装置が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の金属板材の圧延装置。
【請求項１１】
前記圧延方向力検出装置は、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側のみに設けられていることを特徴とする請求項７に記載の金属板材の圧延装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材の圧延方法および圧延装置に関し、特に、反りのない、あるいは極めて反りの軽微な金属板材を安定して製造することのできる、金属板材の圧延方法および圧延装置に関する。
本願は、２００８年０８月０４日に、日本に出願された特願２００８−２００３０７号、及び２００９年０５月１８日に、日本に出願された特願２００９−１１９３７５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
板材の圧延時に発生する反りは、圧延能率の低下、精整工程の増加など、製品の生産性に多大な影響を及ぼす。例えば、精整工程に関しては、レベラー、プレス等による反りの矯正が必要となり、極端な場合、板材の不良部を切断しなければならないこともある。また、さらに大きな反りが発生した場合、板と圧延設備との衝突によって、圧延設備が破損することもある。この場合、板自体が製品価値を失うばかりでなく、生産停止、圧延設備の修理など多大の損害をもたらす。【０００３】
圧延反りが発生するメカニズムについては、一般に、下記の圧延における上下非対称要因が原因であると言われている。【０００４】
１）作業ロールと圧延材との摩擦係数の上下差Δμ
２）圧延材の上下温度差（変形抵抗の上下差）Δｔ
３）作業ロール周速度の上下差ΔＶ
４）幾何学条件
・作業ロールの上下半径差ΔＲ
・板入射角（上下パスライン差）α
しかしながら、上記の上下非対称要因が反りに及ぼす影響は、必ずしも全て解明されている訳ではない。【０００５】
このような問題に対して、下記特許文献１には、定常的および継続的に生じる反りに対して、板に上下温度差を付与して反りを制御する技術が開示されている。【０００６】
また、下記特許文献２には、直径の異なる上下の作業ロールにより定常的および継続的に生じる反りに対して、反りが生じる部分に高潤滑を実施し反りを防止する技術が開示されている。【０００７】
また、下記特許文献３には、圧延パスで突然反りが発生するパスに対して、制御する方法が開示されている。特許文献３に係る方法は、多パスのリバース圧延において、前パスの圧延時の圧延情報（上下圧延トルクなど）に基づいて、反りの発生要因となる圧延材の変形抵抗の上下面差と摩擦係数の上下面差を分析し、次のパス以降に発生する反りの方向および反り量を予測し、上下ロール周速度差あるいはピックアップ量によって反りを制御する。【０００８】
また、下記特許文献４には、上下両方の前記作業ロールのロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、前記圧延方向力の上側と下側との差異値を演算し、この差異値に基づいて、前記圧延機のロール周速度や摩擦係数等の上下非対称成分の制御により、反りを制御する方法が開示されている。【０００９】
また、下記特許文献５には、小径の作業ロールを備えた間接駆動の多重式圧延機を用いた圧延材圧縮力の制御方法が開示されている。特許文献５に係る方法は、前記作業ロールを前記圧延機の出側にオフセットさせ、前記圧延機の圧延荷重と、駆動トルクと、前記作業ロールに作用する水平力とを測定し、これらの測定値に基づいて圧延機の入側圧延材に作用する圧縮力を演算する。前記演算値を用いて、目標圧縮力を圧延材に負荷するように前記圧延機のロール周速度を制御する。【００１０】
また、下記特許文献６には、作業ロールと補強ロールとを有する圧延機を用いて圧延材を圧延する圧延方法が開示されている。特許文献６に係る方法は、作業側及び駆動側における作業ロールのロールチョックに作用する力を測定して、それらの和とそれらの差異とに基づいて、圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御することにより、圧延材のキャンバーを制御する。【００１１】
さらに、下記特許文献７には、上下作業ロールをお互いにオフセットして、圧延材の反りを制御する方法及び装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−６３５１０号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９２６０５号公報
【特許文献３】特開平７−１６４０３１号公報
【特許文献４】特開２００７−２６０７７５号公報
【特許文献５】特開昭６２−１１４７１１号公報
【特許文献６】特開２００８−１６１９３４号公報
【特許文献７】特開昭５６−１５１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された方法は、いずれの方法においても前パスの反りが、当該パスでも継続することを前提としている。しかしながら、実際の圧延では、条件によっては前パスと当該パスにおいて反り方向が逆になることもあり、従来の方法では、制御すると却って反りを増大させる場合もある。【００１４】
また、特許文献３に記載された方法では、上下ロールの圧延トルクを個別に測定することが必要であるが、特に厚板圧延では、圧延トルクは非常に大きな値を示し、大がかりな圧延トルク測定装置を設置することが必要となる。その結果、圧延装置のコスト減及び圧延装置のコンパクト化に制限がある。【００１５】
また、特許文献４に記載された方法では、上下両方の作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定する必要があるが、圧延機の構造上、上下の片方にしか、圧延方向力検出装置を設置することができない場合には、その方法を適用することはできない。また、上下作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定するために、４つの圧延方向力検出装置を設置する必要がある。部品数が増えた結果、圧延装置のコスト減及び圧延装置のコンパクト化に制限がある。さらに、上下において４つの圧延方向力検出装置を設置することにより、作業ロールに余計な力が加わり、圧延材の実際の圧延に影響が及ぶ可能性がある。【００１６】
また、特許文献５に記載された方法では、圧延荷重と、駆動トルクと、作業ロールに作用する水平力とに基づいて、圧延材に作用する圧縮力を演算するために、各駆動トルクを測定するための計測器が必要である。その結果、圧延装置のコスト減及び圧延装置のコンパクト化に制限がある。さらに、特許文献５には、圧延材に作用する圧縮力を制御する方法を開示しているものの、圧延材の反りに対する制御及び防止について開示していない。【００１７】
また、特許文献６に記載された方法では、上下作業ロールチョックに作用する圧延方向力を測定するために、４つの圧延方向力検出装置を設置する必要がある。部品数が増えた結果、圧延装置のコスト減及び圧延装置のコンパクト化に制限がある。【００１８】
さらに、特許文献７に記載された方法では、作業ロールのオフセット量を求める要素である圧延材の平均板厚や、形状修正係数などが誤差を含む可能性があり、高い信頼性を得るのが難しい。【００１９】
本発明は、上作業ロール又は下作業ロールの何れか片方のみの作業ロールチョックに作用する圧延方向力及び測定の容易な圧延荷重のみを測定し、反りのない、あるいは極めて反りの軽微な金属板材を安定して製造することのできる、金属板材の圧延方法および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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。即ち、
（１）本発明の金属板材の圧延方法は、少なくとも上下作業ロールと、上下補強ロールとを有する圧延機を用意し、上下作業ロールに上下補強ロールに対する所定のオフセット量を設定し、上作業ロールまたは下作業ロールの何れかの作業ロールチョックに作用する圧延方向力、並びに、圧延荷重を測定し、前記圧延荷重と前記所定のオフセット量とからオフセット分力を算出し、前記圧延方向力と前記オフセット分力との差異値を演算し、前記差異値を解消するように、前記上下作業ロールのロール周速度、前記上下作業ロールと材料間との摩擦係数、前記材料の上下面温度差、及び前記圧延機への板の入射角から選ばれた少なくとも１つを制御する。
（２）上記（１）では、前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける；構成を採用してもよい。
（３）上記（２）では、油圧装置を用いて、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける；構成を採用してもよい。
（４）上記（３）では、前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側の反対側で、油圧装置を用いて、前記作業ロールチョックを圧延方向に押しつける；構成を採用してもよい。
（５）上記（１）では、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側のみにおいて、前記作業ロールチョックに作用する前記圧延方向力を検出する；構成を採用してもよい。
（６）上記（１）では、前記オフセット分力Ｆｏは、Ｆｏ＝２×Δｘ×Ｐ／（Ｄｗ＋Ｄｂ）の式により演算され、Δｘは前記所定のオフセット量であり、Ｐは前記圧延荷重であり、Ｄｗは前記作業ロールの直径であり、Ｄｂは前記補強ロールの直径である；構成を採用してもよい。【００２１】
（７）本発明の圧延装置は、少なくとも上下補強ロールと、前記上下補強ロールに対して所定のオフセット量を形成するようにオフセットされた上下作業ロールとを有する金属板材の圧延機と、上作業ロールまたは下作業ロールの何れかの作業ロールチョックにおける圧延方向入側及び出側に設置されて、前記作業ロールチョックに作用する圧延方向力を検出する圧延方向力検出装置と、圧延荷重を検出する圧延荷重検出装置と、前記圧延荷重検出装置によって検出された前記圧延荷重と前記所定のオフセット量とからオフセット分力を算出するオフセット分力演算装置と、前記圧延方向力検出装置によって検出された前記圧延方向力と前記オフセット分力との差異値を演算する差異値演算装置とを備え、更に、下記の装置セットＡ、装置セットＢ、装置セットＣ、及び装置セットＤから選ばれた少なくとも１つの装置セットを備え；前記装置セットＡには、前記差異値に基づいて、前記上下作業ロールのロール周速度の制御量を演算する周速度制御量演算装置、並びに、前記ロール周速度の制御量に基づいて前記上下作業ロールのロール周速度を制御する周速度制御装置が含まれ；前記装置セットＢには、前記差異値に基づいて、前記上下作業ロールと前記材料間との摩擦係数を制御する潤滑剤の供給量を演算する潤滑剤供給量演算装置、並びに、演算された前記潤滑剤の供給量に基づいて、前記潤滑剤の供給量を制御する潤滑剤供給量制御装置及び前記潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置が含まれ；前記装置セットＣには、前記差異値に基づいて、前記材料の上下面温度差を演算する上下面温度差制御量の演算装置、並びに、演算された前記上下面温度差に基づいて、前記材料の上下面温度を制御する温度制御装置及び前記材料の上下面を加熱又は冷却する加熱冷却装置が含まれ；前記装置セットＤには、前記差異値に基づいて、前記圧延機への板の入射角を制御するローラーテーブルの高さを演算するローラーテーブル高さの演算装置、並びに、演算された前記ローラーテーブルの高さに基づいて、ローラーテーブルの高さを制御するローラーテーブルの高さ制御装置及び上下可変ローラーテーブルが含まれている。
（８）前記（７）では、前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける装置が設けられている；構成を採用してもよい。
（９）前記（８）では、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける装置が油圧装置であってもよい。
（１０）前記（９）では、前記作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側の反対側に、前記作業ロールチョックを前記圧延方向に押しつける油圧装置が設けられている；構成を採用してもよい。
（１１）前記（７）では、前記圧延方向力検出装置は、前記補強ロールを基準として前記作業ロールがオフセットされている側のみに設けられている；構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の金属板材の圧延方法および圧延装置によれば、上作業ロールまたは下作業ロールの何れかの作業ロールチョックに作用する圧延方向力並びに圧延荷重だけを測定し、前記圧延方向力と前記圧延荷重から算出されるオフセット分力との差異値を演算するので、この差異値から圧延材（金属板材）の先端部圧延時の主として入側圧延材から作用するモーメントを検知できる。【００２３】
また、このモーメントは、上記したように反り発生の原因となる伸び歪の上下差が生じたときにのみ発生し、しかも伸び歪差の発生とほぼ同時に前記モーメントも発生する。したがって、本発明の金属板材の圧延方法および圧延装置では、圧延方向力とオフセット分力との差を解消するように、前記圧延機の上下非対称成分を制御することによって、反りのない、あるいは極めて反りの軽微な金属板材を安定して製造することができる。【００２４】
前記圧延機の上下非対称成分としては、上下作業ロールのロール周速度、上下作業ロールと材料間との摩擦係数、材料の上下面温度差、圧延機への板の入射角の何れか１つ以上を採用することができる。【００２５】
すなわち、上下作業ロールのロール周速度を操作または制御する場合、前記圧延方向力と前記オフセット分力との差異の演算値から、上記した先端部圧延時の入側圧延材から作用するモーメントを検知し、前記圧延方向力と前記オフセット分力との差を解消するように、前記圧延機の作業ロール周速度の上下非対称成分、すなわち上下作業ロールの周速度を操作または制御することで、反りの発生を未然に防止することができる。【００２６】
前記圧延機の上下非対称成分を、上下作業ロールと材料間との摩擦係数、材料の上下面温度差、圧延機への板の入射角の何れかを前記圧延機の上下非対称成分とする場合でも、また、これらの２以上の組み合わせを前記圧延機の上下非対称成分とする場合でも同様に、前記圧延方向力と前記オフセット分力との差を解消するように、これらを操作または制御することにより、程度の差はあるが、反りの発生を未然に防止することが可能となる。【００２７】
さらに、前記圧延方向力を検出する圧延方向力検出装置が上下作業ロールチョックの一方のみに設けられている。従って、上下作業ロールチョックの両方ともに圧延方向力検出装置を備えた従来の圧延装置に比べて、本発明に係る圧延装置がコンパクト化され、管理が容易となる。さらに、圧延作業側において圧延方向力検出装置が１つ又は２つあればよく、従来の圧延作業側で４つの検出装置が必要になった圧延装置に比べて、検出装置の数が半分以上少なくなり、その製造コストも大きく下げることができる。さらに、本発明に係る圧延装置は、測定装置として、圧延方向力検出装置及び圧延荷重検出装置だけて十分であり、従来のようなトルク測定装置などが不要となり、圧延装置のコスト減及び圧延装置のコンパクト化を実現することができる。さらに、設置された検出装置が少なくなったので、圧延材に余計な力が加える可能性が無くなり、安定して圧延することができる。【００２８】
さらに、本発明に係る圧延方法は、作業ロールチョックに作用する圧延方向力及び圧延荷重だけを検出して、検出された圧延方向力と算出されたオフセット分力との差異値を解消するように、圧延機の上下非対称成分を制御すればよい。従って、測定する要素が少なくなり、測定誤差による反りの制御への影響を防止し、反りの発生を確実に防止することができる。【００２９】
前記（２）または（８）に係る本発明の圧延方法または圧延装置では、作業ロールチョックの圧延方向入側または出側の一側に、作業ロールチョックを圧延方向に押し付けるための装置を有している。この場合、伸び歪の上下差によって圧延材から作業ロールにモーメントが作用した際、直ちに作業ロールチョックに作用する圧延方向力上下差として検出できるので、応答性および精度のさらに優れた反りの制御を実現することができる。【００３０】
前記（３）または（９）に係る本発明の圧延方法または圧延装置において、作業ロールチョックを圧延方向に押し付けるための装置が油圧装置である。この場合、作業ロールチョックを圧延方向に押し付けた状態で、圧延材を圧延すると、前記したように伸び歪の上下差によって圧延材から作業ロールにモーメントが作用した際、直ちに作業ロールチョックに作用する圧延方向力上下差として検出できるので、応答性および精度のさらに優れた反りの制御を実現することができる。【００３１】
前記（４）または（１０）に係る本発明の圧延方法または圧延装置では、作業ロールチョックの圧延方向入側または出側において、補強ロールを基準として作業ロールがオフセットされている側の反対側に、前記作業ロールチョックを圧延方向に押し付けるための油圧装置を備えている。この場合、このように配置することにより、作業ロールのオフセットによって圧延荷重の水平方向分力として発生するオフセット分力が前記油圧装置で作用させる押し力と同じ方向に作用する。従って、前記作業ロールチョックの圧延方向位置を安定させるために油圧装置から与えるべき押し力が小さくなって、油圧装置を小型化、場合によっては省略することができる。また、作業ロールチョックに対する圧延方向押し力が過大になると、板厚制御機能等によって与えられるような圧延中の圧下位置制御に対する追従性に問題を生じることがあるが、油圧装置から作用させる押し力を小さく抑えることによって、このような問題の発生も避けることができる。【００３２】
前記（５）または（１１）に係る本発明の圧延方法または圧延装置では、油圧装置を省略している。この場合、前記（４）に記載された装置に比べてさらにコンパクト化かつ安価な設備とすることができ、また、上作業ロールチョックを挟み込む力を小さくすることができるので、他の制御の外乱因子を小さく抑えることもできる。【００３３】
前記（６）に係る本発明の圧延方法によれば、オフセット分力を正確に演算することができる。従って、この演算されたオフセット分力に基づいて、圧延材の反りを確実に防止及び制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る圧延装置の一部を省略した拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る圧延装置の一部を省略した拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係る圧延装置の一部を省略した拡大図である。
【図７】本発明の実施形態に係る圧延装置の一部を省略した拡大図である。
【図８】本発明の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る圧延装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて、本発明の作用および効果を説明する。図１は、ある実施形態の圧延方法に関する圧延装置を模式的に示す図である。図２は、他の実施形態に関する圧延装置を模式的に示す図である。図３は、他の実施形態に関する圧延装置を模式的に示す図である。図４〜図６は、何れも前記（４）に記載の圧延方法または前記（１０）に記載の圧延装置の実施形態を模式的に示す図である。図７は、前記（５）に記載の圧延方法または前記（１１）に記載の圧延装置の実施形態を模式的に示す図である。図８は、圧延機の非対称成分制御量として潤滑剤の供給量を採用した実施の形態を模式的に示す図である。図９は、圧延機の非対称成分制御量として上下面温度差を採用した実施形態を模式的に示す図である。図１０は、圧延装置の非対称成分として金属板材の入射角を採用した実施形態を模式的に示す図である。
【００３６】
一般に、圧延によって反りが生ずる原因としては、１）作業ロールと圧延材との摩擦係数の上下差、２）圧延材の上下温度差（変形抵抗の上下差）、３）作業ロール周速度の上下差ΔＶ、４）幾何学条件があげられる。何れの原因の場合でも、最終的には、圧延によって生じる圧延方向の伸び歪に上下差を生じさせることで先進率および後進率が板厚方向に変化し、圧延材の出側速度および入側速度に上下差を生じ、反りが発生することになる。
【００３７】
このとき、例えば、反りを生じさせやすい圧延材の先端部を圧延する際、既に圧延が終了した出側の圧延材の長さは短いので、圧延材の出側速度に上下差を生じさせることは比較的自由である。しかしながら、圧延材の入側速度に上下差を生じさせるためには、入側に存在する圧延材全体を上下方向に剛体回転させる必要がある。しかしながら、圧延材の先端部を圧延する時は、一般に入側に長い未圧延材が残っているので、圧延材自身の重量とテーブルローラーとの拘束によって、上記剛体回転に抗するモーメントが発生する。
【００３８】
このモーメントは、圧延機の作業ロールに反力として伝わることになるので、作業ロールチョックに反りを発生させる圧延方向力として作用する。
【００３９】
一方、上下作業ロール１、２と上下補強ロール３、４とを有する金属板材２１を圧延する圧延機において、上下作業ロール１、２の水平方向位置を安定させるために、図５に示すように、上作業ロール１と上補強ロール３との位置をずらして、オフセットを与えるのが一般的である。即ち、上作業ロール１は、上補強ロール３に対して、所定のオフセット量Δｘを形成するようにオフセットされている。下作業ロール２も下補強ロール４に対して、所定のオフセット量Δｘを形成するようにオフセットされている。このオフセットにより生じた水平方向力、すなわち圧延方向のオフセット分力Ｆｏは、幾何学的な関係から、下記の式（１）で求めることができる。
Ｆｏ＝２×Δｘ×Ｐ／（Ｄｗ＋Ｄｂ）・・・（１）
ここで、Δｘ：オフセット量、Ｐ：圧延荷重、Ｄw：作業ロール直径、
Ｄb：補強ロール直径
なお、上式（１）からわかるように、上下作業ロール１、２のオフセット量、作業ロール直径、補強ロール直径が等しければ、オフセット分力は上下で等しい。
【００４０】
即ち、作業ロールチョックに作用する圧延方向力とオフセット分力の差が、反りを発生させる原因の圧延方向力であることが分かる。したがって、作業ロールチョックに作用する圧延方向力とオフセット分力との差を解消するように、前記圧延機の上下作業ロール１、２のロール周速度の上下非対称成分を制御することで、反りの発生を未然に防止することができる。ここで、作業ロールチョックに作用する圧延方向力とオフセット分力との差を解消するとは、その差を小さくすること、または差がゼロになることを意味する。
【００４１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。 
図１は、一実施形態の圧延方法に関する圧延装置を示す図である。なお、図１は基本的に圧延作業側の装置構成のみを図示しているが、圧延機の駆動側にも同様の装置が存在する。
【００４２】
図１に示されたように、本実施形態にかかる圧延装置には、上下補強ロール３、４と、前記上下補強ロール３、４に対してオフセットされた上下作業ロール１、２と、金属板材２１に圧下荷重を与える圧下装置１３とを有する圧延機を備える。さらに、上作業ロール１には上作業ロールチョック５が設けられ、下作業ロール２には下作業ロールチョック６が設けられている。さらに、上補強ロール３には上補強ロールチョック７が設けられ、下補強ロール４には下補強ロールチョック８が設けられている。
【００４３】
圧延機の上作業ロール１に作用する圧延方向力は基本的には上作業ロールチョック５によって支持される。図１に示されたように、上作業ロールチョック５には、金属板材２１の出側において上作業ロール出側圧延方向力検出装置９が設けられており、金属板材２１の入側において上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０が設けられている。前記上作業ロール出側及び上作業ロール入側圧延方向力検出装置９、１０によって、上作業ロールチョック５を圧延方向２２に固定しているプロジェクトブロック２４、２５等の部材と上作業ロールチョック５との間に作用する力を測定することができる。これらの圧延方向力検出装置は、装置構成を簡単にする点から、圧縮力を測定する構造であるのが好ましい。
【００４４】
上作業ロール出側圧延方向力検出装置９は、出側においてプロジェクトブロック２４等の部材と上作業ロールチョック５との間に作用する力を検出する。上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０は、入側においてプロジェクトブロック２５等の部材と上作業ロールチョック５との間に作用する力を検出する。上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）１４では、上作業ロール出側圧延方向力検出装置９と上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０による検出値の差をとることによって、圧延作業側における上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を演算する。
【００４５】
上記のような圧延作業側における装置構成及び演算と同じように、駆動側においても同じ装置構成で、同じ演算を実施する。即ち、上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）１４’において、駆動側における上作業ロールチョックに作用する圧延方向力を演算する。
【００４６】
次に、作業ロール圧延方向合力演算装置（上側）１６において、上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）１４の演算結果と上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）１４’の演算結果の和をとることにより、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を演算する。
【００４７】
一方、圧延荷重検出装置２６により圧延荷重を検出する。オフセット分力演算装置４３で、設定した所定のオフセット量と、検出した圧延荷重とに基づいて、圧延方向２２のオフセット分力を算出する。
【００４８】
そして、圧延方向力とオフセット分力との差異値を演算する差異値演算装置１８によって、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差をとる。これによって上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差異値が演算される。次に、周速度制御量演算装置１９において、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差異値の演算結果に基づいて、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差異値を解消するように、反りを防止するための上下作業ロール１、２の周速度の上下非対称成分制御量を演算する。即ち、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差異値が小さくなる又はゼロになるための、上下作業ロール１、２の周速度を演算する。
【００４９】
ここでは、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力との差に基づいて、例えば、比例（Ｐ）ゲイン、積分（Ｉ）ゲイン、微分（Ｄ）ゲインを考慮したＰＩＤ演算によって制御量を演算する。
【００５０】
そして、周速度制御量演算装置１９の制御量演算結果に基づいて、周速度制御装置２０によって圧延機の上下作業ロール１、２の周速度を制御する。これによって反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。
【００５１】
ところで、上記した装置構成において、作業ロール圧延方向合力演算装置（加算器）１６の演算結果を得るまでは、基本的には合わせて合計４個（圧延作業側の２個と駆動側の２個）の圧延方向力検出装置の出力の加減演算のみであるので、上記した装置構成及び演算の順番を任意に変更することができる。例えば、作業側と駆動側の出側圧延方向力検出装置の出力を先に加算し、次に入側の加算結果との差異を演算してもよい。
【００５２】
以上に説明した実施形態において、上作業ロールチョック５に圧延方向力検出装置を設置し、それに作用する圧延方向力を検出して、上作業ロールチョック５の圧延方向力とオフセット分力の差異を解消するように構成されている。しかしながら、上作業ロールチョック５の代わりに、下作業ロールチョック６に圧延方向力検出装置を設置し、それに作用する圧延方向力を検出して、下作業ロールチョック６の圧延方向力とオフセット分力の差異を解消するように構成してもよい。
【００５３】
図１に示されたように、本実施形態に係る圧延装置は、圧延作業側において、２個の圧延方向力検出装置のみが設けられている。従って、上下で４個の圧延方向力検出装置が設けられた従来技術に比べて、部品数が少なくなり、装置のコスト減及びコンパクト化を実現することができる。さらに演算装置も従来技術に比べてその数が少なくなる。
【００５４】
図２は、他の実施形態にかかる圧延装置を示す。ここで、図１と同じ構成についてはその説明を省略する。図２の圧延装置では、ミルハウジング２３に固定されたプロジェクトブロック２４、２５に内蔵されたロールバランス装置（図示せず）によって上下作業ロールチョック５、６が鉛直方向に支持されている。そして、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を測定するため、出側におけるプロジェクトブロック２４と上作業ロールチョック５との間に、上作業ロール出側圧延方向力検出装置９が設けられている。さらに、入側におけるプロジェクトブロック２５と上作業ロールチョック５との間に、上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０が設けられている。このように入側と出側との双側に圧延方向力検出装置を配備することによって、上作業ロールチョック５に圧延方向の何れの方向に力が作用しても、その力の大きさを正確に測定することができる。また、圧延荷重を測定するための圧延荷重検出装置２６が設けられている。上記の実施形態と同じように、圧延荷重検出装置２６の測定結果に基づいて、オフセット分力を算出する。
【００５５】
図３は、他の実施形態にかかる圧延装置を示す。ここで、図１及び図２と同じ構成についてはその説明を省略する。図３の圧延装置では、上補強ロールチョック７が上作業ロールチョック５を抱え込んだ型式となっている。この場合、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を測定するため、上作業ロールチョック５と上補強ロールチョック７との間に、上作業ロール出側圧延方向力検出装置９および上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０が設けられている。この場合も、上作業ロールチョック５の入側と出側との双側に圧延方向力検出装置を配備することによって、上作業ロールチョック５に圧延方向の何れの方向に力が作用しても、その力の大きさを正確に測定することができる。なお、この実施形態の圧延機では、スペース上、下補強ロールチョック８と下作業ロールチョック６との間に下作業ロール圧延方向力検出装置を設置することは困難なので、圧延方向力検出装置は上作業ロールチョック５に設置するのが好ましい。
【００５６】
図４は、他の実施形態にかかる圧延装置の一部を示す拡大図である。ここで、図１及び図３と同じ構成についてはその説明を省略する。図４の圧延装置では、上作業ロール１が金属板材２１の出側方向にΔxだけオフセットされている。また、上作業ロールチョック５の入側において、上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０に隣接して入側作業ロールチョック押し付け装置２７が設けられて、上作業ロールチョック５を入側から出側に所定の押し付け力で押し付けている。入側作業ロールチョック押し付け装置２７は出側作業ロールチョック位置制御装置２８に代えても良い。ただし、押位置制御装置はオフセットに対して反対側のほうが好ましい。
【００５７】
このような構成により、上作業ロールチョック５の圧延方向位置を安定させるとともに、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力の測定の応答性および精度を高めることができる。なお、図４の圧延装置では、入側作業ロールチョック押し付け装置２７が油圧装置であり、油圧装置とすることによって、圧延材咬み込み時のように上作業ロールチョック５が圧延方向２２に瞬間的に振動する場合に、安定した押し力を作用させて、上作業ロールチョック５の動きを安定させることができる。入側作業ロールチョック押し付け装置２７は油圧装置でなくても例えばねじ式のジャッキのようなものでも良い。
【００５８】
図５は、他の実施形態にかかる圧延装置の一部を示す拡大図である。ここで、図１及び図４と同じ構成についてはその説明を省略する。図４に示す圧延装置に比べて、本実施形態において、上作業ロール入側圧延方向力検出装置１０が省略されている。即ち、上作業ロールチョック５の出側において、上作業ロール出側圧延方向力検出装置９のみが設けられている。なお、上作業ロールチョック５の入側において、油圧装置である入側作業ロールチョック押し付け装置２７が設けられている。即ち、上補強ロール３を基準として、上作業ロール１がオフセットされている側の反対側に、入作業ロールチョック押し付け装置２７が設けられている。この場合、油圧装置である入側作業ロールチョック押し付け装置２７の油圧シリンダーに供給される作動油の圧力を測定するセンサー（図示せず）が設けられている。これによって、油圧装置である入側作業ロールチョック押し付け装置２７が圧延方向力検出装置として代用することができる。
【００５９】
図６は、他の実施形態にかかる圧延装置の一部を示す拡大図である。ここで、図１及び図４と同じ構成についてはその説明を省略する。図６の圧延装置では、図４の実施形態に加えて上作業ロールチョック５の出側に、出側作業ロールチョック位置制御装置２８が設けられている。この出側作業ロールチョック位置制御装置２８は油圧装置である。なお、図６の圧延装置では、形式的には上作業ロールチョック５を入側および出側の油圧シリンダーで挟み込んでいることになる。しかしながら、出側作業ロールチョック位置制御装置２８の場合、出側作業ロールチョック位置検出装置２９を配備して位置制御をしており、上作業ロールチョック５の挟み込み力は、入側作業ロールチョック押し付け装置２７によって与えられる構造となっている。このような構造とすることによって、作業ロールのオフセット量、あるいは補強ロールとの間の微小クロス角を調整できる等の付加的な制御能力を与えることができる。
【００６０】
図７は、他の実施形態にかかる圧延装置の一部を示す拡大図である。ここで、図１及び図５と同じ構成についてはその説明を省略する。図７に示されたように、図５においてオフセット力が十分に確保できるようなΔxが設定されたとき、ロールチョック押し付け装置２７の設置を省略することもできる。即ち、前記上補強ロール３を基準として前記上作業ロール１がオフセットされている側のみにおいて、圧延方向力検出装置が設けられている。このとき、油圧装置を省略することによって、図５の装置に比べてさらにコンパクト化かつ安価な設備とすることができ、また上作業ロールチョック５を挟み込む力を小さくすることができるので、他の制御の外乱因子を小さく抑えることもできる。
【００６１】
ところで、図４、図５及び図６に示した実施形態で、圧延機の入側に作業ロールチョック押し付け装置を配備した例を示しているが、これを出側に配備してもよい。ただし、図５及び図７の作業ロールのオフセットとの位置関係は維持する必要がある。また、図４、図５、図６及び図７の実施形態では、上作業ロールチョック５近辺の実施形態のみを示しているが、下作業ロールチョック６に適用する場合の実施形態も基本的には同様である。
【００６２】
図８は、他の実施形態にかかる圧延装置を示す。前記実施形態と同じ構成などについてその説明を省略する。本実施形態において、圧延機の非対称成分制御量として潤滑剤の供給量を採用している。図８の実施形態では、圧延方向力とオフセット分力との差異値を演算する差異値演算装置１８によって、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を演算するまでは、図１と同様である。したがって、図８において、上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）１４、上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）１４’、作業ロール圧延方向合力演算装置（加算器）１６、及びオフセット分力演算装置４３は、省略されている。
【００６３】
次に、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値の演算結果に基づいて、上側及び下側の潤滑剤の供給量演算装置３０において、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を解消して、反りを防止するための上下作業ロール１、２への潤滑剤の供給量を演算する。そして、上側及び下側の潤滑剤の供給量演算装置３０の供給量の演算結果に基づいて、上側及び下側の潤滑剤の供給量制御装置３１によって上下作業ロール１、２への潤滑剤の供給量を制御し、上側及び下側の潤滑剤供給装置３２、３２’によって上下作業ロール１、２に潤滑剤を供給して、反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。ここで、潤滑剤を供給することにより、上下作業ロール１、２と金属板材２１との表面摩擦係数が制御されて、反りの発生を制御することができる。
【００６４】
図９は、他の実施形態にかかる圧延装置を示し、すなわち、圧延機の非対称成分制御量として、上下面温度差を採用した圧延装置の実施形態を示す。図９の圧延装置では、圧延方向力とオフセット分力との差異値を演算する差異値差演算装置１８によって、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を演算するまでは、図１と同様である。したがって、図９において、上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）１４、上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）１４’、作業ロール圧延方向合力演算装置（加算器）１６、オフセット分力演算装置４３は、省略している。
【００６５】
次に、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値の演算結果に基づいて、温度差演算装置３３において、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を解消して反りを防止するための金属板材２１の上下面温度差を演算する。
【００６６】
そして、温度差演算装置３３の演算結果に基づいて、温度制御装置３４と上側及び下側の加熱冷却装置３５、３５’によって、金属板材２１の上下面温度差を制御する。これにより、反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。
【００６７】
上側及び下側の加熱冷却装置３５、３５’は、金属板材２１の上下面に温度差を作るように制御できるものであればよい。金属板材２１の上下面を別々に加熱だけする加熱装置であっても、上下面を別々に冷却だけする冷却装置であってもよい。本実施形態において、温度制御装置３４と上側及び下側の加熱冷却装置３５、３５’とを夫々に設置して、温度制御装置３４により金属板材２１の上下面の温度差を制御し、上側及び下側の加熱冷却装置３５、３５’により金属板材２１を加熱又は冷却する。しかし、本実施形態の変形例として、温度の制御機能と、加熱及び冷却機能とを一体化した温度制御装置だけを設置することもできる。
【００６８】
図１０は、他の実施形態にかかる圧延装置を示し、すなわち、圧延装置の非対称成分として、圧延機への金属板材の入射角を採用した圧延装置の実施形態を示す。図１０の圧延装置では、圧延方向力とオフセット分力との差異値を演算する差異値演算装置１８によって、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を演算するまでは、図１と同様である。したがって、図１０において、上作業ロール圧延方向力演算装置１４、上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）１４’、作業ロール圧延方向合力演算装置（加算器）１６、オフセット分力演算装置４３は、省略している。
【００６９】
次に、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値の演算結果に基づいて、ローラーテーブル高さの演算装置３６において、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力とオフセット分力の差異値を解消して反りを防止するための上下可変ローラーテーブル３８の高さを演算する。そして、演算された上下可変ローラーテーブル３８の高さに基づいて、上下可変ローラーテーブル３８の高さ制御装置３７によって、上下可変ローラーテーブル３８の高さを制御する。上下可変ローラーテーブル３８の高さを制御することにより、圧延機への金属板材２１の入射角が制御される。これによって、反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。
【００７０】
なお、上記図１〜図１０に示された圧延装置において、いずれも上作業ロールチョック５に圧延方向力検出装置を設置して、上作業ロールチョック５の圧延方向力を検出し、圧延方向力とオフセット分力との差異値を解消するように、上下作業ロール１、２の周速度、潤滑剤の供給量、金属板材２１の上下面温度差、または上下可変ローラーテーブル３８の高さを制御して、反りの発生を防止している。しかし、上作業ロールチョック５の代わりに、下作業ロールチョック６に圧延方向力検出装置を設置して、下作業ロールチョック６の圧延方向力を検出し、圧延方向力とオフセット分力との差異値を解消するように、上下作業ロール１、２の周速度、潤滑剤の供給量、金属板材２１の上下面温度差、または上下可変ローラーテーブル３８の高さを制御して、反りの発生を防止することもできる。また、上記実施形態の変形例として、上下作業ロール１、２の周速度、潤滑剤の供給量、金属板材２１の上下面温度差、及び上下可変ローラーテーブル３８の高さから選ばれた２つ以上の成分を組み合わせて、反りを制御することもできる。
以上の実施形態において、オフセット分力はオフセット量と荷重測定値とから算出する。オフセット量及び荷重は通常の圧延をする際に取っている通常に取られているデータである。上下どちらかの圧延方向力の測定は必要であるが、これ以外は通常にとっているデータで反りを制御することができる。
以上の実施形態において、上記の通り４段圧延機において説明したが、６段圧延機でも、作業ロールと中間ロールとでオフセットさせ、作業ロールの上下いずれかの圧延方向力を検出することにより、４段圧延機と同様に実施することができる。
【実施例】
【００７１】
実施例の一つとして、図２に示された圧延装置を用いて鉄の熱間圧延を実施した。図２に示された圧延装置は、演算された圧延方向力とセットオフ分力との差異値を解消するように、上下作業ロール１、２の周速度を制御する。また、図２に示された圧延装置の圧延機は、作業ロール直径が９９０ｍｍであるリバース圧延機である。図２に示された圧延装置を用いて、入側の板厚４９ｍｍ、板幅２４００ｍｍの同一寸法の金属板材２１について、７パスで、出側の板厚が１０ｍｍとなる圧延を実施した。５２枚の上記寸法の金属板材２１について、圧延を実施し、夫々圧延した後の金属板材２１の反りを測定した結果、５２枚の平均反りは、１４ｍｍであり、反りとしては小さいものしか発生しなかった。【００７２】
比較例として、特許文献１に示す、金属板材に上下温度差を付与して反りを制御する方法を用いて、同一寸法の金属板材を圧延した。その結果、圧延した金属板材の３８枚の平均反りは、７２ｍｍであり、反りとしては大きいものが発生した。【００７３】
なお、図２に示された圧延装置の代わりに、図３、図８〜図１０に示された圧延装置を用いることもできる。また、圧延方向力の検出方法を図４〜図７に示した方法に変えてもよい。さらに、下作業ロールで圧延方向力を測定しても、本実施例と変わりのない反りの小さい圧延が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上の実施形態にかかる圧延方法及びその圧延方法によれば、圧延装置のコスト減及びコンパクト化が実現できる。さらに、反りのない、あるいは極めて反りの軽微な金属板材を安定して製造することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１      上作業ロール
２      下作業ロール
３      上補強ロール
４      下補強ロール
５      上作業ロールチョック（作業側）
６      下作業ロールチョック（作業側）
７      上補強ロールチョック（作業側）
８      下補強ロールチョック（作業側）
９      上作業ロール出側圧延方向力検出装置（作業側）
１０      上作業ロール入側圧延方向力検出装置（作業側）
１３      圧下装置
１４      上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）
１４’      上作業ロール圧延方向力演算装置（駆動側）
１６      作業ロール圧延方向合力演算装置（加算器）（上側）
１８      差異値演算装置
１９      周速度制御量演算装置
２０      周速度制御装置
２１      金属板材
２２      圧延方向
２３      ミルハウジング
２４      出側プロジェクトブロック
２５      入側プロジェクトブロック
２６      圧延荷重検出装置
２７      入側作業ロールチョック押し付け装置
２８      出側作業ロールチョック位置制御装置
２９      出側作業ロールチョック位置検出装置
３０      潤滑剤供給量演算装置
３１      潤滑剤供給量制御装置
３２      上側潤滑剤供給装置
３２’      下側潤滑剤供給装置
３３      上下面温度差の演算装置
３４      温度制御装置
３５      上側加熱冷却装置
３５’      下側加熱冷却装置
３６      ローラーテーブル高さの演算装置
３７      ローラーテーブルの高さ制御装置
３８      上下可変ローラーテーブル
４３      オフセット分力演算装置
Ｍ      ミルモータ 
【図１】
2010016216.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010016216.tif 000011
【図１０】
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【国際調査報告】
2010016216.tif 000013
2010016216.tif 000014