(57)【要約】【課題】金属帯の圧延ラインにおける被圧延材を圧延するに際し、板幅方向での厚みが不均一になる問題を解消できる、金属帯の圧延方法等を提供し、金属帯の製造におけるスケジュールフリー化を安定的、かつ確実に、実現する。【解決手段】圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、こうして求まる値同士を比較して、この値が最小となるときの各被圧延材のロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定して圧延する。【選択図】図６
2018202469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、
圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、
被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルを、目標とするプロフィルとなるように、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布を決定することを特徴とする金属帯の圧延方法。
【請求項２】
金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、
圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、
被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、
こうして求まる前記合計した値同士を比較して、この値が最小となるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定して圧延することを特徴とする金属帯の圧延方法。
【請求項３】
金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、
圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を仮定して定め、
圧延機のワークロールプロフィルの予測計算値と目標値との差から求まる評価関数Ｊ１を下記の式（１）
【数１】
2018202469.tif 000017
に基づいて、被圧延材板幅方向の１点以上の評価点について計算し、次いでＪ１を全ての評価点について、下記の式（２）
【数２】
2018202469.tif 000018
に基づいて合計し評価関数Ｊ２を求め、圧延サイクル内の全被圧延材について下記の式（３）
【数３】
2018202469.tif 000019
に基づいて合計し評価関数Ｊ３を求める計算を、前記ロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて行い、こうして求まるＪ３同士を比較して、Ｊ３が最小となるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定して圧延することを特徴とする金属帯の圧延方法。
【請求項４】
前記ロール冷却水流量変更範囲がロール冷却水流量減少範囲であることを特徴とする請求項２又は３に記載の金属帯の圧延方法。
【請求項５】
金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機がタンデム圧延機の１つ以上のスタンドに設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属帯の圧延方法。
【請求項６】
金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備の冷却水流量分布を制御する制御装置であって、
圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、ワークロールプロフィルの目標値を圧延順に設定する設定手段と
該設定手段の出力に基づいて、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、こうして求まる値同士を比較して、この値が最小となる値を演算する演算手段と、
該最小となる値であるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定する手段と
該決定されたロール冷却水流量変更範囲を冷却設備に出力する出力手段と
を備えることを特徴とする冷却水流量分布を制御する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の圧延ラインにて、仕上げ圧延機の一部または全部を、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を使用する金属帯の圧延方法および該冷却設備の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯の圧延においては、ワークロールと被圧延材の接触部分（以下、板道という）にて摩擦が生じ、ワークロールの板道に相当する部分の摩耗が進行していく。また特に熱間圧延においては、被圧延材が８００℃から１１００℃程度と高温であるため、サーマルクラウンと呼ばれるワークロールの板道に相当する部分において熱膨張が生じる。このようなワークロールの局所的な摩耗と熱膨張により、ワークロールのプロフィルが変化することによって、被圧延材の幅方向板厚分布や平坦度が悪化し、製品品質や通板安定性の低下を招くという問題がある。
【０００３】
ワークロールの摩耗については、仕上げ圧延機の後段スタンドを除き、近年、摩耗の進行を抑えた高硬度のロール材質が開発され適用が進んでいる。しかし、サーマルクラウンの抑制に関しては、いまだ十分であるとは言えない。
ワークロールと被圧延材の非接触部分（以下、板道外という）は板道に比べ低温であるから、板幅端部から板道外に向かって熱が逃げる。そのため、図４に示すように、ワークロールの胴長中央部では熱膨張が大きく、端部に向かうにつれて熱膨張が小さい、という台形に近いサーマルクラウンのプロフィルが形成される。
【０００４】
同じ板幅の被圧延材を連続して圧延する場合には、胴長中央の熱膨張が大きくなり被圧延材の形状が腹伸び傾向となる。さらに、被圧延材１本の圧延時間が長い場合や連続本数が多い場合には、台形状のプロフィルの肩部分の熱膨張の成長が顕著となり、板幅端部と板幅中央部のおおよそ中間の位置の板厚が板幅中央の板厚に比べ薄くなり、板幅端部に向かい板厚が厚い、という幅方向に不均一な板厚分布となる。
【０００５】
従来、金属帯の圧延においては、上記のように摩耗や熱膨張によりワークロールプロフィルが変化するため、例えば狭幅材を圧延した場合には、後続して圧延される同一幅材もしくは広幅材の幅方向板厚分布に異常が生じることになり、これを避けるために被圧延材の幅の広いものから狭いものへと段階的に圧延するなどの、圧延サイクルにおいて板幅規制を設ける工程管理を余儀なくされていた。
【０００６】
このような規制は工程管理を複雑にするばかりでなく、圧延ラインより上流の加熱炉の操業をも規制するなど、大きな障害となっていた。このため、板幅や板厚の異なった製品をランダムに圧延する、いわゆるスケジュールフリー圧延が要望されていた。
【０００７】
なお、圧延サイクルとは、例えば、ロール交換によりワークロールが組み込まれた圧延機により圧延を開始し、何本か（５０ないし１００本内外）の被圧延材を圧延して、次のロール交換によりワークロールが組み込まれた圧延機による圧延を開始するまでの一群の前記何本か（５０ないし１００本内外）の被圧延材を圧延順に並べたものを一つの構成単位とするものを称したものである。
【０００８】
サーマルクラウンの成長を制御する技術として、特許文献１、特許文献２、特許文献３などが提案されている。
特許文献１には、ワークロール軸方向に配置された冷却水バルブを閉じる箇所を変化させることで、ロール冷却水の流量分布をワークロール軸方向に変化させ、ワークロールのサーマルクラウン分布を制御する方法が提案させている。
特許文献２、特許文献３には、誘導加熱や蒸気によりワークロールを加熱することで、サーマルクラウンを制御する方法が提案されている。
なお、圧延荷重によるロールの撓みを補償する機構としてワークロールクロスやベンダーがあるが、これらは摩耗や熱膨張のような幅方向に不均一なプロフィルを制御することはできない。
【０００９】
特許文献１に記載の方法では、ワークロール軸方向に配置された冷却水バルブのうち、被圧延材の板端位置に相当するバルブから、ワークロール軸中央へ向けて、もしくはワークロール軸端へ向けて、いくつ目までのバルブを閉めるかを、ワークロールの表面温度を測定した結果をもとに決定し圧延する。
【００１０】
一般に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、熱間圧延ラインでのワークロール２は、被圧延材１の入側と出側に複数の冷却水ヘッダー３を備え、該ヘッダーに複数の冷却ノズルを配置して、幅方向に図５（ｂ）に示すような冷却水流量分布となるように冷却している。通常はロール軸方向には一定水圧で冷却水を供給するため、ロール軸方向の流量分布は固定されたものであるが、特許文献１では、一つないし複数の冷却ヘッダーでの特定の冷却水バルブの開閉を選択できるように設計し、流量分布を制御可能としている。
【００１１】
また、前述のように、サーマルクラウンのワークロール軸方向分布が板厚分布や板形状に問題を及ぼすのは、台形状のプロフィルの肩部に相当する部分である。これは被圧延材の板幅端部を境にして、ワークロールへの被圧延材からの入熱と抜熱が急峻に変化するためである。図６（ａ）に示すように板幅端部より内側の冷却を弱めることによって、あるいは図６（ｂ）に示すように板幅端部より外側の冷却を弱めることによって、サーマルクラウンの台形状プロフィルの肩部分の形状を変更可能である。
【００１２】
しかし、サーマルクラウンは先行材の圧延での入熱の影響が蓄積されているため、これから圧延する１本の被圧延材のみに対して流量分布を制御したとしても、次の被圧延材以降は板幅が異なるため、サーマルクラウンの制御効果が小さい、または手遅れとなる可能性がある。
【００１３】
特許文献２、特許文献３のような方法では、サーマルクラウンの制御能力が高く有効な手法であるが、初期の設備導入コストが甚大となり、また、既存のロール冷却設備との干渉も問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭５８−１３５７０９号公報
【特許文献２】特開平１０−１９２９１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２６７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、熱間圧延ライン等の金属帯の圧延ラインにおける仕上げ圧延機等で被圧延材を圧延するに際し、板幅方向での厚みが不均一、特に幅端部の厚みが過薄になったり過厚になったりする問題を解消できる、金属帯の圧延方法および該方法の実施に使用される冷却設備の冷却水流量分布を制御する制御装置を提供し、金属帯の製造におけるスケジュールフリー化を安定的、かつ確実に、実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、ワークロール冷却水の軸方向流量分布制御による板厚分布異常や板形状不良の抑制について鋭意検討した結果、圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材に対して、全被圧延材のワークロールプロフィルを目標のプロフィルとするような冷却水の流量分布として圧延することにより、板厚分布異常や板形状不良の発生を抑制できることを見出した。
【００１７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
［１］金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルを、目標とするプロフィルとなるように、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布を決定することを特徴とする金属帯の圧延方法。
［２］金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、こうして求まる前記合計した値同士を比較して、この値が最小となるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定して圧延することを特徴とする金属帯の圧延方法。
［３］金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を仮定して定め、圧延機のワークロールプロフィルの予測計算値と目標値との差から求まる評価関数Ｊ１を下記の式（１）
【数１】
2018202469.tif 000003
に基づいて、被圧延材板幅方向の１点以上の評価点について計算し、次いでＪ１を全ての評価点について、下記の式（２）
【数２】
2018202469.tif 000004
に基づいて合計し評価関数Ｊ２を求め、圧延サイクル内の全被圧延材について下記の式（３）
【数３】
2018202469.tif 000005
に基づいて合計し評価関数Ｊ３を求める計算を、前記ロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて行い、こうして求まるＪ３同士を比較して、Ｊ３が最小となるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定して圧延することを特徴とする金属帯の圧延方法。
［４］前記ロール冷却水流量変更範囲がロール冷却水流量減少範囲であることを特徴とする［２］又は［３］に記載の金属帯の圧延方法。
［５］金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機がタンデム圧延機の１つ以上のスタンドに設けられていることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の金属帯の圧延方法。
［６］金属帯の圧延ラインにおいて、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備の冷却水流量分布を制御する制御装置であって、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、ワークロールプロフィルの目標値を圧延順に設定する設定手段と該設定手段の出力に基づいて、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、こうして求まる値同士を比較して、この値が最小となる値を演算する演算手段と、該最小となる値であるときの各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材の被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲と決定する手段と該決定されたロール冷却水流量変更範囲を冷却設備に出力する出力手段とを備えることを特徴とする冷却水流量分布を制御する制御装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワークロール軸方向のロール冷却水の流量分布が可変である冷却設備を備えた圧延機を用いて被圧延材を圧延するに際し、圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材について、被圧延材板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を最適に決定することにより、被圧延材の板幅方向での厚みが過薄になったり過厚になったりする板厚分布の不均一を解消することができる。また、本発明では、板厚分布の不均一を解消できるから、圧延サイクルにおける被圧延材の圧延順序の組合せにおいて、板幅規制が従来よりも低減され、板幅が狭幅から広幅に組まれた圧延サイクルを採用することや同一幅材の連続圧延本数を従来よりも拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の評価関数の計算フローを示す。
【図２】ロール冷却水流量減少範囲の正（＋）と負（−）を示す。
【図３】本発明の被圧延材の幅方向に定められた評価関数の評価点を示す。
【図４】ワークロールに形成されるサーマルクラウンのプロフィルを示す。
【図５】（ａ）：ワークロールと冷却水ヘッダーの配置の一実施形態を模式的に示す。  （ｂ）：被圧延材、ワークロールおよび冷却水ヘッダーの配置を模式的に示すとともに、冷却水ヘッダーに設けられた冷却ノズルの流量分布を示す。
【図６】（ａ）：被圧延材、ワークロールおよび冷却水ヘッダーの配置を模式的に示すとともに、冷却水ヘッダーに設けられた冷却ノズルの流量分布（被圧延材の幅端部より内側の冷却を弱める）を示す。  （ｂ）：被圧延材、ワークロールおよび冷却水ヘッダーの配置を模式的に示すとともに、冷却水ヘッダーに設けられた冷却ノズルの流量分布（被圧延材の幅端部より外側の冷却を弱める）を示す。
【図７】本発明の実施例１について被圧延材の板幅の圧延サイクルを示す。
【図８】本発明の実施例１によって決定したロール冷却水流量減少範囲を示す。
【図９】本発明の実施例１について被圧延材の圧延後の板厚プロフィルを示す。
【図１０】本発明の実施例１と比較される従来例の被圧延材の圧延後の板厚プロフィルを示す。
【図１１】本発明の実施例２について被圧延材の板幅の圧延サイクルを示す。
【図１２】本発明の実施例２によって決定したロール冷却水流量減少範囲を示す。
【図１３】本発明の実施例２について被圧延材の圧延後の板厚プロフィルを示す。
【図１４】本発明の実施例２と比較される従来例の被圧延材の圧延後の板厚プロフィルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態について以下に説明する。
熱間圧延ラインにおける冷却設備は、通常、圧延機のワークロールの被圧延材入側や出側にヘッダーをロール軸方向に配置し、該ヘッダーに設けられた複数のノズルから冷却水をワークロールに向けて吐出することにより、ワークロールを冷却している。図５（ａ）には、ワークロールの被圧延材の入側に二本の冷却水ヘッダー３、出側に１本の冷却水ヘッダー３がそれぞれ設けられた形態が示されているが、これに限るものではない。
【００２１】
ロール冷却水の吐出流量をロール軸方向に可変な冷却設備をもった圧延機では、特許文献１に記載のように、ヘッダーの軸方向に一定水圧でロール冷却水を供給してノズルから吐出し、ワークプロフィルの制御を行っていない通常時にはノズルに設けられたバルブを全開にしてノズルからロール冷却水を吐出し、ワークプロフィルを制御するときに該当箇所のノズルを調節バルブによりを閉止するのが一般的である。しかし、通常時は、バルブの調節により、吐出流量を抑えておいて、制御時に流量を増やすことも可能である。なお、バルブは電磁弁等の手段により冷却水量を調節することができる。
【００２２】
また、冷却水ノズルはワークロールの軸方向に約３０〜６０ｍｍの間隔で配置されており、流量変更範囲は、被圧延材の板幅端部を基準として、被圧延材の板幅端部からバルブを開ける、もしくは閉めることにより吐出量が調節できる冷却水ノズルまでの距離に応じて変更できる。ワークロール軸方向のロール冷却水流量分布は、ロール冷却水流量分布が可変であるヘッダーの該当ノズルのバルブを開ける、もしくは閉めることにより、冷却水流量を増大あるいは低減して変更することができる。また、ロール冷却水流量分布が可変であるヘッダーが複数ある場合は、冷却水バルブを開閉する該当ノズルの組み合わせによって冷却水流量を変更してもよい。
【００２３】
したがって、通常時にはノズルに設けられたバルブを全開にしてノズルからロール冷却水を吐出する場合は、ロール冷却水の流量分布は、ノズルから吐出する冷却水流量を減少することによって変えることができる。
他方、通常時にはバルブの調節により吐出流量を抑えておいてノズルからロール冷却水を吐出する場合は、ロール冷却水の流量分布は、ノズルから吐出する冷却水流量を減少あるいは増大することによって変えることができる。
【００２４】
後述するように、本発明では、ワークロールのサーマルクラウンを被圧延材の板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水の流量を変更する範囲を調整することにより制御するものである。この範囲を、以下において、単に「ロール冷却水流量変更範囲」あるいは「流量変更範囲」ということにする。
上述したように、通常時にノズルに設けられたバルブを全開にしてノズルからロール冷却水を吐出する場合は、ロール冷却水の流量分布は、ノズルから吐出する冷却水流量を減少することによって行うことができるから、この場合の「ロール冷却水流量変更範囲」、あるいは「流量変更範囲」は、それぞれ「ロール冷却水流量減少範囲」、あるいは「流量減少範囲」と表現することにする。
【００２５】
ロール冷却水流量変更範囲は、図２に示すように、被圧延材の板幅端部から内側を負（−）、外側を正（＋）として定義する。例えば、ロール冷却水流量変更範囲が−３０ｍｍの場合は、板幅端部から内側３０ｍｍまでの範囲の流量を変更する。ロール冷却水分布は、ロール流量分布が可変であるヘッダーの該当ノズルの冷却水バルブを開ける、もしくは閉めることで変更する。
【００２６】
また、圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材についての流量変更範囲の可能なパターンの総数Ｐは、流量変更範囲が被圧延材の板幅端部を基準としているから、以下の式（４）で計算できる。冷却水バルブを開閉可能なノズル数ＮＶは、被圧延材の最大、最小板幅に応じて設計され各圧延機に対し固有の値である。
【数４】
2018202469.tif 000006
【００２７】
流量変更範囲は、例えば、はじめに全圧延材に対しゼロと仮定して評価関数Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を求め、次にノズル配置間隔に応じた最小単位分だけ正または負方向に変更して、繰り返し計算することで各圧延順についての流量変更範囲のパターン（組合せ）を仮定すればよい。なお、流量変更範囲のパターンを仮定する手法は上記のものに限るものではない。
【００２８】
本発明では、圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材についての、被圧延材１本毎の流量変更範囲を仮定して定め、ワークロールプロフィルの目標値と予測計算値から決まる評価関数Ｊ１を、被圧延材板幅方向の１点以上の評価点毎に計算して求めて、これらを全評価点について合計して評価関数Ｊ２を求め、これらを圧延予定の全被圧延材について合計して評価関数Ｊ３を求める。
【００２９】
このようにして、逐次、圧延サイクルにて圧延予定の全被圧延材について、流量変更範囲の新たに可能な組合せを仮定して定め、上記と同様の計算を繰り返して、評価関数Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を求める。このようにして求められた、圧延予定の全被圧延材についての、被圧延材１本毎の流量変更範囲の可能な組み合わせのすべてについて求められたＪ３同士を比較して、Ｊ３の値が最小となるときの、流量変更範囲を当該圧延サイクルにおける流量変更範囲として決定する。
【００３０】
以下に、上記の発明における評価関数の計算手法の具体的な１例を示す。
（ステップ１）
圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材について、被圧延材の幅方向に１点以上の評価点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を定め、評価点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・でのワークロールプロフィルの目標値を、各被圧延材について圧延順に設定する。この目標値は、ワークロールの胴長中央と左右両評価点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を放物線や楕円などの２次曲線で結ぶように設定するのが好ましい。
【００３１】
なお、評価点は、例えば、図３に示すように、Ａ（最板端から２５ｍｍ）、Ｂ（同５０ｍｍ）、Ｃ（同７５ｍｍ）という具合に、板幅方向の１点以上に仮定する。ここではＡ、ＢおよびＣの３点を示したが、さらに、例えばＤ（同１００ｍｍ）、Ｅ（同１５０ｍｍ）、Ｆ（同２００ｍｍ）というように評価点を増やすことも可能である。
上記評価点の最板端からの距離についても具体的な数値はあくまで一例であり、本発明は、ここでの例に一義的に限定するものではない。
【００３２】
（ステップ２）
圧延サイクルにおいて圧延予定の全被圧延材について、被圧延材１本毎のロール冷却水流量変更範囲を仮定して定める。ここで、最初にロール冷却水流量変更範囲を定めるには、例えば、全被圧延材に対し該変更範囲をゼロとする、もしくは乱数表を用いて被圧延材１本毎の該変更範囲を決めてもよい（こうすることで、全被圧延材について、ロール冷却水流量変更範囲の組合せの１つを定めることができる）。
【００３３】
（ステップ３）
ステップ２で仮定された流量変更範囲について、ワークプロフィルの予測値と目標値とから下記の式（１）に基づいて、各評価点での被圧延材１本の評価関数Ｊ１を計算する。
【数１】
2018202469.tif 000007
【００３４】
式（１）の評価関数Ｊ１は、ワークロールプロフィルの目標値と予測計算値から決まり、図３に示すように、評価関数を被圧延材幅方向の片側１点以上の評価点について計算する。評価関数Ｊ１は、図３に示すように、被圧延材板幅方向の１点以上の評価点について計算するので、被圧延材のワークロール上での板道範囲を考慮可能であり、異常板厚プロフィルを効果的に防止可能である。
なお、式（１）の重み係数については、例えば、表１のように先の被圧延材から次の被圧延材への板幅の変化に応じて決定してもよい。
【００３５】
【表１】
2018202469.tif 000008
【００３６】
（ステップ４）
評価点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・の全てについて下記の式（２）に基づいて式（１）の評価関数Ｊ１を合計して評価関数Ｊ２を求める。
【数２】
2018202469.tif 000009
【００３７】
（ステップ５）
圧延サイクルにおける全被圧延材について、下記の式（３）に基づいて式（２）の評価関数Ｊ２を合計して評価関数Ｊ３を求める。
【数３】
2018202469.tif 000010
【００３８】
（ステップ６）
そして、逐次、圧延サイクルにて圧延予定の全被圧延材について、新たに可能な冷却水流量変更範囲を、例えば乱数表を用いて仮定して定め、この新たな可能な組合せについて、ステップ３〜５と同様の計算を繰り返して、評価関数Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３を求める。最終的に、流量変更範囲の可能な組合せのすべてについてＪ３を求める。
【００３９】
（ステップ７）
圧延サイクルにて圧延予定の全被圧延材について、ロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて求められたＪ３の値同士を比較して、その中で最も小さい場合の、全被圧延材のロール冷却水流量変更範囲を当該圧延サイクルのロール冷却水流量変更範囲として決定する。
【００４０】
以上の計算フローを図１に示す。
ワークロールプロフィルの目標値は、被圧延材上の駆動側（ドライブサイド）と作業側（ワークサイド）の各評価点、例えばＡ〜Ｃ点と接するワークロール箇所のワークロール半径の平均と、ワークロールの胴長中央のワークロール半径との差を下記の式（５）に基づいて計算し、上下ワークロールについて合計して求める。ワークロールプロフィルの胴長中央と左右両評価点Ａ〜Ｃ点を放物線や楕円などの２次曲線で結ぶように設定するのが好ましい。ワークロールが軸方向に移動するワークロールシフトミルを想定し駆動側と作業側の平均を用いるが、ワークロールが軸方向には移動しないミルやワークロールが軸方向には移動しないで、かつ上下ワークロールがクロスすることができるミルでは左右対称となり駆動側と作業側の値は等しくなるため、片側の計算は省略可能である。
【００４１】
【数５】
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【００４２】
また、ワークロールプロフィルの予測値は、ワークロールの熱膨張量、摩耗量およびワークロール半径の初期値から求めることができる。
例えば、ワークロールの熱膨張については、下記の式（６）に基づいて予測計算することができる。ワークロール温度は、ワークロール冷却水の流量に応じた熱伝達率を用いることで計算できる。また、摩耗量については下記の式（７）に基づいて予測計算することができる。そして、ワークロールプロフィルは、両者を合計して、下記の式（８）に基づいて予測計算値することができる。
【００４３】
【数６】
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【００４４】
【数７】
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【００４５】
【数８】
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【００４６】
ワークロールのロール冷却水流量変更範囲は、圧延サイクルにて圧延予定の全被圧延材についての組み合わせの数は膨大であり、これら全ての組み合わせについて、評価関数Ｊを各評価点について計算して合計し、さらに全被圧延材分合計した中から、評価関数Ｊの同合計結果が最小となるようなロール冷却水流量変更範囲を選び出してももちろんよいが、計算の負荷を軽減するため、非線形計画法などにより評価関数Ｊが最小となるロール冷却水流量変更範囲を決定することも可能である。
【００４７】
本発明の冷却設備の冷却水流量分布を制御する装置としては、上述の記載からも分かるように、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、ワークロールプロフィルの目標値を圧延順に設定する設定手段、該設定手段の出力に基づいて、圧延サイクルにおいて圧延予定である全被圧延材について、被圧延材の板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲の可能な組合せのすべてについて、被圧延材とワークロールの接触部分におけるワークロールプロフィルの予測計算値とワークロールプロフィル目標値との差を求め、該差を当該圧延サイクルの全被圧延材について合計した値を求め、こうして求まる値同士を比較して、この値が最小となる値を演算する演算手段、該値となるときの各被圧延材の板幅端部を基準とするロール軸方向のロール冷却水流量変更範囲を、圧延サイクルにおける圧延予定の各被圧延材のロール冷却水流量変更範囲と決定する手段、および該決定されたロール冷却水流量変更範囲を冷却設備に出力する出力手段を備えるものを使用することができる。
【実施例】
【００４８】
以下に本発明の実施例を示す。
（実施例１）
熱間圧延鋼板の仕上げ圧延ラインにおける７スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）からなるタンデム圧延機に適用した実施例を説明する。圧延機の設備仕様を表２に示す。
また、ワークロールを冷却するヘッダーは、ワークロールの被圧延材の入側に２基、出側に１基それぞれ設け、各ヘッダーにはノズル間隔が６０ｍｍで配置されたノズルが３５個設けられたものを使用した。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
圧延サイクルの全被圧延材は８１本の低炭素鋼素材からなり、圧延後の仕上げ板厚が２．０〜４．０ｍｍ、仕上げ板幅が８００〜１６５０ｍｍであった。
板幅方向の評価点は、被圧延材の板幅端部から２５ｍｍ、７５ｍｍ、１５０ｍｍの３点とし、Ｆ１〜Ｆ７の全７スタンドに対し、Ｆ３が最小になるときのロール冷却水流量減少範囲を適用して圧延を行った。図７に圧延サイクルの板幅構成を示す。図８に本発明によって決定したロール冷却水流量減少範囲を示す。
また、従来技術との比較を行うために、図７とほぼ同じ板厚、板幅構成の全被圧延材が８１本の低炭素鋼素材からなる圧延サイクルにおいて、ロール冷却水流量減少範囲を一律−１００ｍｍとしたものを従来例とした。
【００５１】
図９は板幅が１本前の被圧延材よりも約２００ｍｍ広がる４２本目の板厚プロフィルであるが、エッジビルドアップが生じておらず、良好な板厚プロフィルとなっている。また、４０本目以外の板厚プロフィルについても、異常プロフィルや形状不良は生じなかった。
一方、従来例では、エッジビルドアップが生じており、異常な板厚プロフィルが複数あった。図１０に、一例として、板幅が１本前の被圧延材よりも約２４０ｍｍ広がる３８本目の板厚プロフィルを示す。
【００５２】
（実施例２）
熱間圧延鋼板の仕上げ圧延ラインにおける７スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）からなるタンデム圧延機に適用した実施例を説明する。７スタンドのうち、後段のＦ４〜Ｆ７のスタンドの圧延機がワークロールシフト機構を備えている。圧延機の設備仕様を表３に示す。
また、ワークロールを冷却するヘッダーは、実施例１と同様に、ワークロールの被圧延材の入側に２基、出側に１基それぞれ設け、各ヘッダーにはノズル間隔が６０ｍｍで配置されたノズルが３５個設けられたものを使用した。
【００５３】
【表３】
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【００５４】
圧延サイクルの全被圧延材は６１本の低炭素鋼素材からなり、圧延後の仕上げ板厚が板厚１．２〜３．０ｍｍ、仕上げ板幅が８５０〜１６５０ｍｍであった。
板幅方向の評価点は、被圧延材の板幅端部から２５ｍｍ、７５ｍｍ、１５０ｍｍの３点とし、Ｆ１〜Ｆ３の３基の前段スタンドに対し、本発明によりＦ３が最小になるときのロール冷却水流量減少範囲を適用した。図１１に圧延サイクルの板幅構成を示す。図１２に本発明によって決定したロール冷却水流量減少範囲を示す。
また、従来技術との比較を行うために、図１１とほぼ同じ板厚、板幅構成の全被圧延材が６１本の低炭素鋼素材からなる圧延サイクルにおいて、ロール冷却水流量分布を固定として圧延を行ったものを従来例とした。
【００５５】
図１３は板幅が１本前の被圧延材よりも約２００ｍｍ広がる２５本目の板厚プロフィルであるが、エッジビルドアップが生じておらず、良好な板厚プロフィルとなっている。また、２６本目以外の板厚プロフィルについても、異常プロフィルや形状不良は生じなかった。
一方、従来例では、図１４に示されるようなエッジビルドアップが生じており、異常な板厚プロフィルが見られた。
【００５６】
本発明の実施例から分かるように、本発明によれば、圧延サイクルにおける圧延順パターンが図７や図１１に示されるように、板幅が比較的大きく変化する場合でも、また、板幅が幅広から幅狭に組まれた場合でも、被圧延材の板幅方向での厚みが過薄になったり過厚になったりする板幅方向での板厚分布の不均一を解消できるから、圧延サイクルにおいて、板幅規制がゆるやかな工程管理をすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：被圧延材
２：ワークロール
３：冷却水ヘッダー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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