(57)【要約】【課題】従来よりも設備をコンパクト化し、ロールベンディングの制御応答性を向上させ、且つ、ロールベンドを活用することで圧延や冷却過程などで被矯正板に発生した平坦度不良（耳波・中伸び等）を効率的に矯正する。【解決手段】入側から出側に向かって総数５本以上の複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化する被矯正板のローラ矯正設備であって、最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する制御機構を備えることを特徴とする、ローラ矯正設備が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入側から出側に向かって総数５本以上の複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化する被矯正板のローラ矯正設備であって、
最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する制御機構を備えることを特徴とする、ローラ矯正設備。
【請求項２】
前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、前記複数本のロールのうち被矯正板に最大曲げを与えるロールであることを特徴とする、請求項１に記載のローラ矯正設備。
【請求項３】
前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、前記複数本のロールのうち被矯正板に最大曲げを与えるロール及びその前後に位置するロールの少なくとも１本のロールであることを特徴とする、請求項１に記載のローラ矯正設備。
【請求項４】
前記被矯正板に最大曲げを与えるロールは、入側より２〜４本目のロールのいずれかであることを特徴とする、請求項２又は３に記載のローラ矯正設備。
【請求項５】
前記制御機構は、ウェッジ機構、油圧ベンディング機構、クラウンロール機構、カーブロールシフト機構のいずれかであ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ローラ矯正設備。
【請求項６】
前記複数本のロールのうち、前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールを除く任意のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する他の制御機構を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のローラ矯正設備。
【請求項７】
前記他の制御機構は、ウェッジ機構、油圧ベンディング機構、クラウンロール機構、カーブロールシフト機構のいずれかであることを特徴とする、請求項６に記載のローラ矯正設備。
【請求項８】
入側から出側に向かって総数５本以上の複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化する被矯正板のローラ矯正方法であって、
最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御することを特徴とする、ローラ矯正方法。
【請求項９】
ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、被矯正板に最大曲げを与えるロールであることを特徴とする、請求項８に記載のローラ矯正方法。
【請求項１０】
ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、被矯正板に最大曲げを与えるロール及びその前後に位置するロールの少なくとも１本のロールであることを特徴とする、請求項８に記載のローラ矯正方法。
【請求項１１】
前記被矯正板に最大曲げを与えるロールは、入側より２〜４本目のロールのいずれかであることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のローラ矯正方法。
【請求項１２】
前記複数本のロールのうち、ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールを除く任意のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を均一化させる制御を行うことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のローラ矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化するローラ矯正設備及びローラ矯正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延や冷却過程などで被矯正板に発生した平坦度不良を矯正するために、複数本のロールを上下に千鳥状に配置したローラレベラが広く用いられている。ローラレベラによる矯正作用は、被矯正板の板厚よりも狭い上下ロール間隙に該被矯正板を通板させることで被矯正板に繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化するものである（非特許文献１参照）。以下、本明細書中では、あるロールの頂点と、該ロールの前後ロールの頂点を結ぶ直線との距離を被矯正板の板厚から差し引いたものを該ロールにおけるロール押込量と呼称して説明する。
【０００３】
通常、ローラレベラにおけるロール押込量は入側から出側に向けて漸減するように設定される。しかしながら、その入出側ロール近傍では、レベラロールが被矯正板に及ぼす拘束力が小さいので、被矯正板に付与される曲率の絶対値は入側から数本目（通常は２〜４本目）で最大となり、出側に向けて漸減する構成となる（非特許文献１、５２頁等参照）。以下、本明細書中では、被矯正板に付与される曲率の絶対値を当該被矯正板の降伏曲率（最表面が降伏し始める曲率）で除した無次元値を加工度と呼称し、特に、被矯正板に付与される曲率の絶対値の最大値を当該被矯正板の降伏曲率で除した値を最大加工度と呼称して説明する。
【０００４】
一般には、被矯正板の寸法、材料定数、平坦度やローラレベラの剛性などを考慮して、被矯正板を平坦化するために必要な最大加工度が得られるように、各ロールのロール押込量を設定して、ローラ矯正が実施されている。
【０００５】
また、ローラレベラを用いた被矯正板の矯正においては、矯正中のロール撓みによってロール押込量が板幅方向に分布してしまうことで、被矯正板がローラ矯正で受けた曲げ曲率及びその履歴が板幅方向に分布した結果、被矯正板に残留する曲率が板幅方向に分布してしまい、当該被矯正板を矯正後に切断した際にその残留曲率の板幅方向分布によって上下反りが発生してしまうことが知られている。そこで、例えば特許文献１には、矯正中のロール撓みを制御することでロール押込量の板幅方向分布を抑制して、被矯正板がローラ矯正中に受ける曲げ曲率を板幅方向に均一化する油圧シリンダ機構が開示されている。
【０００６】
一方で、特に金属薄板が被矯正板である場合には、例えば圧延や冷却過程において生じた耳波・中伸び等のような膜ひずみが板幅方向に分布して残留することに起因する平坦度不良をローラ矯正するため、板幅方向へのロール押込量の分布付与（以下、ロールベンドあるいはロールベンディングとも呼称する）が有効であることが知られている（非特許文献２参照）。即ち、中伸び材に対しては板幅中央部よりも板幅端部のロール押込量が大きくなるようにロールを撓ませ、耳波材に対しては板幅中央部よりも板幅端部のロール押込量が小さくなるようにロールを撓ませて矯正を行うことが望ましい。そこで、例えば特許文献２には、被矯正板の入側での耳波急峻度に応じて付与すべきロール押込量の板幅方向偏差（即ち、ロールベンド量）を求め、ローラレベラ設備のレベラロール全体のロールベンド量を制御して平坦度不良を矯正する技術が開示されている。なお、波の急峻度とは波高さを波のピッチで除した値であり、一般的に板材の平坦度を表す指標として用いられる。
【０００７】
また、例えば特許文献３には、上述した被矯正板の切断に伴って発生する上下反り等を更に効率的に回避するため、特定のロールのロールベンド量を独立に調整（制御）可能としたローラレベラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１２３４５７号公報
【特許文献２】特開昭５０−１５５４６３号公報
【特許文献３】特開２００５−５２８６０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】矯正加工、日本塑性加工学会編、コロナ社、１９９２年
【非特許文献２】「三菱重工技報」第２１巻第６号（１９８４年）第８６頁〜第９１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ロール撓みを抑制して被矯正板がローラ矯正で受ける曲げ曲率及びその履歴が板幅方向に分布することを制御・抑制し、当該被矯正板の切断に伴う上下反り等の発生を低減させることはできるが、一方で、特に薄板鋼板の矯正を行う場合に有効な、ロール撓みによるロールベンド（ロール押込量の板幅方向分布付与）が行われないため、圧延や冷却過程などで被矯正板に発生した耳波・中伸び等のような残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良を十分に矯正することができないといった問題点があった。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載の技術では、ロール全体（あるいは上ロール全体又は下ロール全体）をベンディングするため、設備全体が大型化してしまうといった問題や、ロール全体をベンディングするためその制御応答性が十分に担保されず、製品の品質（平坦度）合格率が低下してしまうといった問題点があった。加えて、ロールを撓ませることで圧延や冷却過程などで被矯正板に発生した平坦度不良（耳波・中伸び等）を矯正しやすくなるものの、一方で、ロール全体（あるいは上ロール全体又は下ロール全体）を撓ませることで、ほぼ全てのロールにおいてロール押込量が被矯正板の板幅方向に分布してしまうため、当該被矯正板の切断時には、前記ロール押込量の分布に伴って被矯正板がローラ矯正で受けた曲げ曲率とその履歴および残留する曲率が板幅方向に分布することによって矯正後の切断に伴う上下反り等が発生してしまうといった問題点があった。
【００１２】
一方、上記特許文献３に記載の技術では、ローラレベラの最出側から２本目のロール（即ち、上ロール群のうちの最出側ロール）でのロールベンド量を独立して制御することで当該ロールにおけるロール押込量を板幅方向に均一化し、被矯正板に残留する曲率の板幅方向分布を均一化させて切断時の上下反りの発生を抑制するものとしている。つまり、特許文献３の技術ではロールベンドの調整対象は最出側から２本目のロールであり、しかも、その目的はロール撓みによりロール押込量の板幅方向分布を付与することではなく、ロール押込量を板幅方向に均一とすることである。その他のロール、特にローラレベラ前段のロールにおけるロールベンドを独立して制御する構成とはなっておらず、被矯正板に発生した耳波・中伸びのような残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の高効率な矯正を目的とするものとは言えない。
【００１３】
そこで、上記事情に鑑み、本発明は従来よりも設備をコンパクト化し、ロールベンディングの制御応答性を向上させ、且つ、ロール撓みによるロールベンドによって残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良（耳波・中伸び等）に対する矯正効果を拡大することが可能なローラ矯正設備及びローラ矯正方法を提供することを目的とする。
【００１４】
加えて、被矯正板における残留膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良矯正効果の拡大と、被矯正板に残留する反りの板幅方向分布の抑制によって切断に伴って発生する上下反り等を抑えることを両立させることが可能なローラ矯正設備及びローラ矯正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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明者らは設備のコンパクト化やロールベンディングの制御応答性の向上が図られ、ロールベンドによる効率的な被矯正板の平坦度不良の矯正を行うことが可能なローラ矯正設備及びローラ矯正方法について鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、残留する膜ひずみが相対的に短い領域のロール押込量が大きくなるようにローラ矯正中のロールを撓ませることにより、残留する膜ひずみが相対的に短い領域がローラ矯正機内で引張力下で、残留する膜ひずみが相対的に長い領域がローラ矯正機内で圧縮力下で、それぞれ曲げ変形を受けることで、残留する膜ひずみの板幅方向分布を小さくできることを見出した。加えて、ローラ矯正設備において被矯正板に最大曲げを与えるロール（加工度が最大のロール）でのベンディング量で当該被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果が定まり、上記最大曲げを与えるロールやその近傍のロールを除くロールでのベンディング量は残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正にはほとんど寄与していないことを見出した。即ち、ローラ矯正設備において被矯正板に最大曲げを与えるロールのみか、あるいは当該ロールを含めた一部のロールにおいてのみロールベンド量をロール押込量の板幅方向分布を積極的に与えるように制御することで、設備のコンパクト化やロールベンディングの制御応答性の向上が実現され、被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正を効率的に実施することが可能であることが知見された。
【００１６】
上述したように、本発明者らは、ロールのベンディング量によって被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果に最も寄与するロールは、被矯正板に最大曲げを与えるロールであることを見出した。更に、本発明者らは、最大曲げを与えるロールがローラ矯正設備における最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側から２本目のロールとの間に位置するロールのいずれかであることを見出した。これにより、ローラ矯正設備における最入側ロールと最出側ロールの中央と、入側から２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御することで、平坦度不良の矯正効果を拡大させることが可能であることを知見した。
【００１７】
また、本発明者らは、最大曲げを与えるロールでなくとも、被矯正板に付与される曲げが大きいロール、具体的には、ローラ矯正設備における最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側から２本目のロールとの間に位置するロールのうち、少なくともいずれか１本のロールにおいてロール押込量の板幅方向分布を積極的に付与することで、平坦度不良の矯正効果を拡大させることが可能であることも知見した。
【００１８】
更には、被矯正板の切断に伴う上下反り等の発生を抑制するためには、ローラ矯正中のロール撓みに伴うロール押込量の板幅方向分布をできるだけ抑えることが必要であるとの観点から、被矯正板に最大曲げを与えるロール（あるいは当該ロールを含む一部のロール）を除くロール、特に後段のロールではロール押込量が板幅方向に均一となるような構成をとることにより、被矯正板の平坦度不良の効率的な矯正と、切断に伴って発生する上下反り等の抑制を両立させてローラ矯正を行うことが可能であるとの知見が得られた。ここで、一般的なローラ矯正設備において被矯正板に最大曲げを与えるロールは前段に配置されたロール（例えば２〜４本目のロール）となるため、矯正過程の前段ロールにおいてロールを撓ませて平坦度不良を矯正し、矯正過程の後段ロールでロールを撓ませずに矯正を行うことで、平坦度不良の矯正と、切断に伴って発生する上下反り等の抑制が両立可能となる。
【００１９】
上記知見に基づく本発明によれば、入側から出側に向かって総数５本以上の複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化する被矯正板のローラ矯正設備であって、最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する制御機構を備えることを特徴とする、ローラ矯正設備が提供される。
【００２０】
前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、前記複数本のロールのうち被矯正板に最大曲げを与えるロールであっても良く、また、前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、前記複数本のロールのうち被矯正板に最大曲げを与えるロール及びその前後に位置するロールの少なくとも１本のロールであっても良い。
【００２１】
上記ローラ矯正設備において、前記被矯正板に最大曲げを与えるロールは、ローラ矯正設備入側より２〜４本目のロールのいずれかであっても良い。また、前記制御機構は、ウェッジ機構、油圧ベンディング機構、クラウンロール機構、カーブロールシフト機構のいずれかであっても良い。
【００２２】
また、上記ローラ矯正設備において、前記複数本のロールのうち、前記制御機構によってロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールを除く任意のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する他の制御機構を備えていても良い。前記他の制御機構は、ウェッジ機構、油圧ベンディング機構、クラウンロール機構、カーブロールシフト機構のいずれかであっても良い。
【００２３】
上記知見に基づく別の観点からの本発明によれば、入側から出側に向かって総数５本以上の複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化する被矯正板のローラ矯正方法であって、最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御することを特徴とする、ローラ矯正方法が提供される。
【００２４】
ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、被矯正板に最大曲げを与えるロールであっても良く、ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールは、被矯正板に最大曲げを与えるロール及びその前後に位置するロールの少なくとも１本のロールであっても良い。また、前記被矯正板に最大曲げを与えるロールは、入側より２〜４本目のロールのいずれかであっても良い。
【００２５】
上記ローラ矯正方法においては、前記複数本のロールのうち、ロール押込量の板幅方向分布が制御されるロールを除く任意のロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を均一化させる制御を行っても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来よりも設備をコンパクト化し、ロールベンディングの制御応答性を向上させ、且つ、ロールベンドを活用することによって残留膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良（耳波・中伸び等）に対する矯正効果を拡大することが可能となる。更には、被矯正板における残留膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良矯正効果の拡大と、被矯正板に生じる残留反りの板幅方向分布の抑制によって切断に伴って発生する上下反り等を抑えることを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態にかかるローラ矯正設備の側面断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるローラ矯正設備の正面断面図である。
【図３】第２の実施の形態にかかるローラ矯正設備の側面断面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるローラ矯正設備の正面断面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかるローラ矯正設備の側面断面図である。
【図６】実施例１における数値シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】全上ロールをベンディングした場合の平坦度合格率と、被矯正板に最大曲げを与えるロールである４本目のロールのみをベンディングした場合の平坦度合格率を示したグラフである。
【図８】被矯正板に最大曲げを与えるロールである４本目のロールのみをベンディングした場合の平坦度合格率と、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールを加えた３〜５本目のロールをベンディングした場合の平坦度合格率を示したグラフである。
【図９】被矯正板に最大曲げを与えるロールである４本目のロールのみをベンディングした上で、その他のロール撓みは無制御とした場合と、被矯正板に最大曲げを与えるロールをベンディングし、更に下ロール群のロールベンド量を一律に制御することで５本目以降の後段ロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を抑制した場合における、条切断に伴う鋼板の変形量と、その発生頻度を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかるローラ矯正設備１の概略的な側面断面図である。また、図２はローラ矯正設備１の概略的な正面断面図であり、以下に説明する上ワークロール５ｂが設けられた箇所における断面を示している。本実施の形態にかかるローラ矯正設備１は、上下合計１５本（上ワークロール７本、下ワークロール８本）の千鳥状に配置されたワークロールから構成されるローラレベラである。一般的に、ローラレベラでは、入側のワークロールから順に全てのワークロールを１本目〜Ｎ本目（本実施の形態では１本目〜１５本目）のワークロールと呼称するが、ここでは説明のため、上ワークロールと下ワークロールとを分けて番号を付して図示している。なお、被矯正板（以下、単に鋼板とも呼称する）は図１におけるローラ矯正設備１の左側から挿入され、右側に向けて上下ロール間を搬送される間に矯正が行われるものとし、その搬送経路を通板ラインＬ（図１の一点鎖線）と記載する。
【００３０】
図１に示すように、ローラ矯正設備１には、設備入側から順に５ａ〜５ｇの７本の上ワークロールから構成される上ロール群５と、設備入側から順に７ａ〜７ｈの８本の下ワークロールから構成される下ロール群７とが、上下ワークロールそれぞれが互いに等間隔となり、且つロール全体が千鳥状となるように配置されている。即ち、上ロール群５と下ロール群７は水平方向（図１中の左右方向）に伸びる通板ラインＬに対して互いに上下対称に配置され、且つ、ローラ矯正設備１を上面から見た際に、上ワークロール５ａ〜５ｇと下ワークロール７ａ〜７ｈの回転軸が互いに同一の位置にこないようにずれた状態となって配置されている。
【００３１】
このローラ矯正設備１において、８本の下ワークロール７ａ〜７ｈから構成される下ロール群７は、ハウジング８の内部下面において、下ロール群フレーム９に組み込まれる構成で配置され、その位置が不動である固定ロール群である。一方、７本の上ワークロール５ａ〜５ｇから構成される上ロール群５は、ハウジング８の内部上方に設置された上ロール群フレーム１０に組み込まれる構成となっている。但し、後述するように上ワークロール５ｂにのみ、当該ロールに与えるロール胴長方向のロール押込量分布を制御する制御機構２０が取り付けられているため、上記上ロール群フレーム１０とは異なるフレーム１０ａに組み込まれている。なお、上ロール群フレーム１０とハウジング８との間には入側押込装置２及び出側押込装置３が配置され、下ワークロール７ａ〜７ｈに対し上ワークロール５ａ〜５ｇを傾動させて押し込むことが可能な構成となっている。
【００３２】
そして、図１に示すように、ローラ矯正設備１においては、上ワークロール５ｂ（即ち、ロール全体のうち設備入側から４本目のワークロール）におけるロール胴長方向のロール押込量分布を調整・制御可能な制御機構２０が、フレーム１０ａと上ワークロール５ｂとの間に設けられている。ここで、上ワークロール５ｂは、ローラ矯正設備１において被矯正板に対し最大曲げを与えるロールであると推定されている。なお、ローラ矯正設備における被矯正板に対して最大曲げを与えるロールは、矯正条件等によって異なるが、事前の数値解析等によって推定することが可能であり、また、通常のローラ矯正設備では入側から２〜４本目のワークロールであるとされている。
【００３３】
また、制御機構２０は、図２に示すように、板幅方向３箇所（以下に説明する機構２０ａ、２０ｂ）にそれぞれ設けられる構成であり、３箇所におけるロール押込量を異なる値に設定することにより、上ワークロール５ｂにおけるロール胴長方向のロール押込量分布を調整・制御することが可能となっている。具体的には、図２に示すように、制御機構２０において、板幅方向中央部のものを機構２０ａとし、板幅方向端部のものを機構２０ｂとした場合に、機構２０ａによって、機構２０ｂより大きな押込量を上ワークロール５ｂに対して付与することにより、上ワークロール５ｂの板幅中央部に対応する部分が下に凸となるようにロールベンディングが施され、通板する被矯正板の板幅端部に比べて板幅中央により大きな押込量が付与されるように調整が可能となっている。なお、具体的な制御機構２０としては、ウェッジ機構や油圧ベンディング機構が考えられるが、上ワークロール５ｂをクラウンロールとする、あるいは、カーブロールシフト機構を具備する構成も考えられる。
【００３４】
上記制御機構２０の具体例はすでに公知であり、ウェッジ機構の具体的な構成については、例えば特開昭５９−１６９６２３号公報の図１等に開示されている。また、油圧ベンディング機構の一例であるクラウニングシリンダ機構の具体的な構成については、例えば特開平１１−１２３４５７号公報の図１等に開示されている。また、油圧ベンディング機構の一例であるヒンジ機構の具体的な構成については、例えば特開昭５９−１６９６２３号公報の図２等に開示されている。また、カーブロールシフト機構の具体的な構成については、特開平６−３０４６５８号公報の図１等に開示されている。
【００３５】
以上、図１及び図２を参照して説明した構成をとるローラ矯正設備１において、通板ラインＬに沿って上下ロール間に被矯正板が通板され、矯正が行われる。ここで、前述したように、被矯正板のローラ矯正においては、あえてローラ矯正時のロール押込量を板幅方向に分布させて矯正を行うことにより、被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果が向上することが知られている。例えば、非特許文献２には、胴長方向に径差を設けたロール（クラウンロール）を組み込んだローラ矯正の実験結果が得られており、ローラ矯正時のロール押込量を板幅方向に分布させることで被矯正板での平坦度改善効果が向上することが示されている。これは、被矯正板における膜ひずみが相対的に短い領域のロール押込量が大きくなるようにローラ矯正中のロールをたわませることにより、膜ひずみの板幅方向分布が小さくなることに起因している。即ち、中伸び材に対しては板幅中央部よりも板幅端部のロール押込量が大きくなるようにロールをベンディングし、耳波材に対しては板幅中央部よりも板幅端部のロール押込量が小さくなるようにロールをベンディングしてローラ矯正することで、被矯正板の平坦度改善が可能となる。
【００３６】
ここで、従来は上ロール群全体、下ロール群全体、或いは上ロール群と下ロール群の全てのロールに対して、例えばウェッジ機構、油圧シリンダ機構等を設けることによってロール押込量の板幅方向分布を付与し、被矯正板の平坦度改善を図っていた。しかしながら、本発明者らの検討によれば、ローラ矯正設備において被矯正板に最大曲げを与えるロール（加工度が最大のロール：ここでは上ワークロール５ｂ）でのベンディング量で当該被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果が定まり、上記最大曲げを与えるロール以外のロールでのベンディング量は残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正にはほとんど寄与していないことを知見した。即ち、従来のように例えば上ロール群全体（或いは下ロール群全体又は上下全てのロール群）にロール押込量の板幅方向分布を付与する代わりに、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみに対しロール押込量の板幅方向分布を付与することで、被矯正板の平坦度改善効果が十分に担保される。なお、本知見については後述する実施例においても説明する。
【００３７】
以上、図１及び図２を参照して説明したローラ矯正設備１において被矯正板の矯正を行う場合、ロール押込量の板幅方向分布を付与するための機構を、上ロール群全体、下ロール群全体、或いは上ロール群と下ロール群の全てのロールに対して設ける必要が無くなり、被矯正板に最大曲げを与えるロールに対してのみロール押込量の板幅方向分布を付与するための機構（即ち、制御機構２０）を設ければ良いので、ローラ矯正設備のコンパクト化が実現される。
【００３８】
また、従来の上ロール群全体、下ロール群全体、或いは上ロール群と下ロール群の全てのロールに対してロール押込量の板幅方向分布を付与する機構に比べ、制御機構２０の制御対象は上ワークロール５ｂのみであることから、制御応答性が向上し、より迅速且つ精密なロール押込量の板幅方向分布の付与が効率的に行われる。即ち、制御応答性の向上に伴い、平坦度の矯正がより効率的に行われ、製品合格率（平坦度合格率）を従来より改善させることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施の形態にかかるローラ矯正設備３０について説明する。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４０】
図３は、ローラ矯正設備３０の概略的な側面断面図である。このローラ矯正設備３０のロール構成は上下１５本のワークロールからなる点については上記第１の実施の形態にかかる装置構成と同様である。図３に示すように、ローラ矯正設備３０には、上ワークロール５ｂにおけるロール胴長方向のロール押込量分布を調整・制御可能な制御機構２０に加え、下ワークロール７ｂ及び下ワークロール７ｃにおけるロール胴長方向のロール押込量分布を調整・制御可能な第２制御機構３５が、フレーム９ａ内の下部に設けられている。なお、下ワークロール７ｂ及び下ワークロール７ｃは、下ロール群フレーム９とは異なるフレーム９ａに一体的に支持されている。
【００４１】
また、図４はローラ矯正設備３０の概略的な正面断面図であり、第２制御機構３５が設けられた箇所における断面図である。図４に示すように、この第２制御機構３５は制御機構２０と同じく、板幅方向中央部の機構３５ａと板幅方向端部の機構３５ｂから構成され、下ワークロール７ｂ及び下ワークロール７ｃにおけるロール胴長方向のロール押込量分布を一体的に調整・制御することが可能となっている。第２制御機構３５が３箇所に設けられる機構３５ａ、３５ｂ、３５ｂから構成される理由については、上記制御機構２０の場合に説明したため、ここでは省略する。なお、第２制御機構３５としては、ウェッジ機構や、油圧ベンディング機構が考えられるが、下ワークロール７ｂ及び／又は下ワークロール７ｃをクラウンロールとする、あるいは、カーブロールシフト機構を具備する構成も考えられる。
【００４２】
図３及び図４を参照して説明した構成のローラ矯正設備３０において被矯正板の矯正を行う場合、上記第１の実施の形態と同じく従来に比べローラ矯正設備のコンパクト化が図られ、また、ロール押込量の板幅方向分布を付与する際の制御応答性を向上させることが可能となる。加えて、上ワークロール５ｂに加え、その前後に位置するロールである下ワークロール７ｂ及び下ワークロール７ｃにおいてもロール胴長方向のロール押込量分布を制御し、付与するため、上ワークロール５ｂのみにロール押込量の板幅方向分布を付与する場合に比べ、被矯正板の平坦度不良をより効果的に矯正し、製品合格率（平坦度合格率）をより向上させることができる。更には、矯正設備に導入される被矯正板の平坦度不良が顕著であっても、十分な矯正を施すことが可能となる。なお、上ワークロール５ｂに加え、その前後に位置するロールにおいてもロール押込量の板幅方向分布を付与することで、より効果的に矯正を行うことができることは、後述する実施例の記載からも明らかである。
【００４３】
また、この第２の実施の形態では、一例として第２制御機構３５は下ワークロール７ｂ及び下ワークロール７ｃにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、被矯正板の平坦度不良を十分効果的に矯正できる場合には、下ワークロール７ｂのみ、或いは下ワークロール７ｃのみにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御しても良い。
【００４４】
（第３の実施の形態）
次に、図５を参照して本発明の第３の実施の形態にかかるローラ矯正設備４０について説明する。なお、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４５】
図５は、ローラ矯正設備４０の概略的な側面断面図である。このローラ矯正設備４０の装置構成は、以下に説明する第３制御機構４３が設けられている点を除き、上記第１の実施の形態にかかる装置構成と同様である。
【００４６】
図５に示すように、ローラ矯正設備４０には、上ワークロール５ｂにおけるロール胴長方向のロール押込量分布を調整・制御可能な制御機構２０が設けられていることに加え、下ワークロール７ａ〜７ｈにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御する第３制御機構４３が下ロール群フレーム９内の下部に設けられている。この第３制御機構４３は下ロール群フレーム９と下ワークロール７ａ〜７ｈとの間に設けられ、下ワークロール７ａ〜７ｈにおけるロール押込量の板幅方向分布を一体的に制御する構成となっている。なお、第３制御機構４３は３箇所に設けられる機構４３ａ、４３ｂ、４３ｂから構成されるが、その詳細な構成については、上記第１の実施の形態にかかる制御機構２０と同様の構成であるため、その説明はここでは省略する。また、第３制御機構４３としては、ウェッジ機構や、油圧ベンディング機構が考えられるが、下ワークロール７ａ〜７ｈをクラウンロールとする、あるいは、カーブロールシフト機構を具備する構成も考えられる。
【００４７】
図５を参照して説明した構成のローラ矯正設備４０において被矯正板の矯正を行う場合には、制御機構２０において、上記第１の実施の形態と同じく、被矯正板の平坦度不良を矯正するためのロール押込量の板幅方向分布の付与が上ワークロール５ｂに対して行われる。一方、第３制御機構４３においては、上ロール５ｂを除く各ロールの矯正中のロール撓みを勘案して、上ロール５ｂを除く各ロールにおける各ロール押込量の板幅方向分布を抑制するようなロールベンディング量の制御が行われる。
【００４８】
このように、被矯正板に最大曲げを与えるロール（即ち、上ワークロール５ｂ）に対して、被矯正板の平坦度不良を矯正するためのロール押込量の板幅方向分布の付与を行うと共に、その他のロールにおいては各ロール押込量の板幅方向分布を抑制するようにロールベンディング量を制御して矯正することで、上記第１の実施の形態と同じく設備のコンパクト化や効率的な平坦度不良の矯正が実施され、更に、矯正時のロール撓みによって被矯正板に生じる残留反りの板幅方向分布を低減させることが可能となる。従って、被矯正板の残留膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の効率的な矯正と、被矯正板の切断時に残留反りの板幅方向分布に起因して発現してしまう上下反りの回避あるいは抑制を、両立して実現することができる。更には、被矯正板の平坦度不良の矯正と、被矯正板の切断時の上下反りの回避・抑制をローラ矯正設備４０において被矯正板を１パス通板させるのみで実現できるため、従来に比べ非常に効率的に被矯正板の矯正が行われる。
【００４９】
なお、被矯正板に最大曲げを与えるロールに対して、被矯正板の平坦度不良を矯正するためのロール押込量の板幅方向分布の付与を行うと共に、その他のロールには各ロール押込量の板幅方向分布を抑制することで、被矯正板の切断に伴って発生する上下反りが抑制されることは、後述する実施例からも明らかである。
【００５０】
また、この第３の実施の形態では、一例として第３制御機構４３は下ワークロール７ａ〜７ｈにおけるロール押込量の板幅方向分布を制御するものとしたが、第３制御機構４３によってロール押込量の板幅方向分布を制御するロールは、必ずしも上記下ワークロール７ａ〜７ｈである必要は無く、ロール撓みによって被矯正板に生じる残留応力が十分に低減できるように任意のロールを適宜定めることが好ましい。
【００５１】
また、この第３の実施の形態では、第３制御機構４３を下ロール群７に対して設ける場合を図示して説明したが、ロール撓みによって被矯正板に生じる残留反りの板幅方向分布を十分に低減させるために、同様の制御機構を上下双方のロール群に対して設ける構成としても良い。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
上記第１、第２の実施の形態では、被矯正板に最大曲げを与えるロール（上ワークロール５ｂ）に対してロール押込量の板幅方向分布を付与するための機構（即ち、制御機構２０）を設ける場合や、被矯正板に最大曲げを与えるロールとその前後のロール（上ワークロール５ｂと下ワークロール７ｂ、７ｃ）に対してロール押込量の板幅方向分布を付与するための機構（即ち、制御機構２０、第２制御機構３５）を設ける場合について説明した。
【００５４】
しかしながら、本発明の適用範囲はこのような構成に限定されるものではなく、ロール押込量の板幅方向分布が付与されるロールは、必ずしも被矯正板に最大曲げを与えるロールやその前後のロールである必要はない。本発明者らの検討によれば、例えば、矯正設備の最入側ロールと最出側ロールとの中央と、入側より２本目のロールとの間に位置するロールのうち少なくとも１本以上のロールに対してロール押込量の板幅方向分布を付与すれば矯正効果の拡大といった作用効果が得られる。即ち、被矯正板に最大曲げを与えるロール以外の設備前段のワークロールに対してロール押込量の板幅方向分布を付与する制御機構を設けるような設備構成とすることも考えられる。
【００５５】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、ローラ矯正設備のロール構成を、上ワークロールを７本（５ａ〜５ｇ）とし、下ワークロールを８本（７ａ〜７ｈ）とした場合を例として図示し、説明してきたが、本発明はこのような構成に限られるものではない。即ち、ローラ矯正設備におけるワークロールの本数は被矯正板を十分に矯正可能な範囲で適宜変更可能となっており、総ロール本数が５本以上である設備であれば、本発明を適用可能であり、特に例えば総ロール本数が５本、７本、９本、１１本、１３本、１７本の場合等が考えられる。また、必ずしも上ワークロールの本数が下ワークロールの本数よりも少ない構成である必要は無く、下ワークロールの本数の方が上ワークロールの本数よりも多い構成や、上ワークロールの本数と下ワークロール本数が同数である構成としても良い。
【実施例】
【００５６】
（実施例１）
本発明者らは、実施例１として、被矯正板に最大曲げを与えるロール（本実施例１では４本目のロール）でのベンディング量で当該被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果が定まり、上記最大曲げを与えるロール以外のロールでのベンディング量は残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正にはほとんど寄与していないことを実証するため、従来の全上ロールをベンディングする場合と、本発明にかかる技術である被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングする場合との、それぞれの矯正効果を比較する数値シミュレーションを行った。解析条件は、ロール径２８０ｍｍ、ロール本数１１本のローラ矯正設備において、板厚１０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの同じ矯正前耳波急峻度を有する普通鋼板を矯正するものとした。
【００５７】
図６は、本実施例１における数値シミュレーションの結果を示すグラフであり、全上ロールをベンディングした際の矯正後の被矯正板の耳波急峻度と、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした際の矯正後の被矯正板の耳波急峻度を縦軸に示したものである。また、横軸はベンディングしたロールの撓み量を示している。なお、図６のグラフでは、急峻度に関し、耳波方向を「正」、中伸び方向を「負」とし、ロール撓み量に関しては、ロール胴幅の中凸方向を「正」、中凹方向を「負」としている。
【００５８】
図６に示されるように、同じ矯正前の耳波急峻度を有する板に対し、ロール撓み量と矯正後の耳波急峻度（出側急峻度）との関係は、全上ロールをベンディングした場合と、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合とで同じとなった。即ち、全上ロールをベンディングする場合と、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングする場合との平坦度矯正効果の違いは確認されないことから、被矯正板に最大曲げを与えるロールでのベンディング量で当該被矯正板に残留する膜ひずみの板幅方向分布に起因する平坦度不良の矯正効果が定まることが実証された。なお、被矯正板の板厚、板幅、強度等の条件を変えた場合や、矯正設備の構成を変えた場合についても同様の結果が得られている。
【００５９】
（実施例２）
本発明者らは、実施例２として、従来の全上ロールをベンディングする場合と、本発明にかかる技術である被矯正板に最大曲げを与えるロール（本実施例２では４本目のロール）のみをベンディングする場合との矯正効果を比較する実機実験を行った。本実施例２では、ロール径１２０ｍｍ、ロール本数１７本のローラ矯正設備において、板厚０．８ｍｍ〜８ｍｍ、板幅１２００ｍｍ〜２２００ｍｍ、強度２５０ＭＰａ〜９８０ＭＰａの薄鋼板を矯正した。
【００６０】
図７は、全上ロールをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率と、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率を示したグラフである。なお、ここでは、ＪＩＳ  Ｇ３１４１に示されている平坦度基準に照らし合わせて平坦度の合否を判定した。
【００６１】
図７に示すように、全上ロールをベンディングした場合の平坦度合格率が６０％（グラフ中の０．６０）であったのに対し、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合の平坦度合格率は７２％（グラフ中の０．７２）であり、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合の方が、従来の技術に比べ矯正効果が向上していることが実証された。これは、ロールのベンディングによる被矯正板の平坦度矯正効果自体は、上記実施例１に記載したように両者で有意な差は無いと推測されたものの、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合には、ベンディングするための機構のコンパクト化が実現され、当該機構の制御応答性が向上したことに起因していると考えられる。加えて、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合には、従来に比べ特に後段ロールにおけるロール押込量の板幅方向分布を抑制できたことから、矯正後の被矯正板に生じる残留反りの板幅方向分布が低減され、切断時の上下反り等の発生が抑制されることも明らかである。
【００６２】
（実施例３）
本発明者らは、実施例３として被矯正板に最大曲げを与えるロール（本実施例３では４本目のロール）のみをベンディングした場合と、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロール（即ち、３本目〜５本目のロール）をベンディングした場合との矯正効果を比較する実機実験を行った。本実施例３では、ロール径２００ｍｍ、ロール本数９本のローラ矯正設備において、板厚３ｍｍ〜２０ｍｍ、板幅１６００ｍｍ〜４８００ｍｍ、強度２５０ＭＰａ〜９８０ＭＰａの厚鋼板を矯正し、それぞれの場合の板の平坦度合格率を比較した。なお、ここでは、ＪＩＳ  Ｇ３１９３に示されている平坦度基準に照らし合わせて平坦度の合否を判定した。
【００６３】
図８は、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率と、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率を示したグラフである。図８に示すように、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率は７２％（グラフ中の０．７２）であったのに対し、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールをベンディングした場合の矯正後の板の平坦度合格率は８５％（グラフ中の０．８５）であり、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールをベンディングした場合の方が、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングした場合に比べ、より良好な平坦度合格率が得られることが分かった。これは、被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールをベンディングしたことで、当該ロールとその隣接ロールとの相対位置で決定されるロール押込量の板幅方向分布がより大きくなり、矯正効果が向上したからである。従って、板の矯正時に被矯正板に最大曲げを与えるロールに加えその前後のロールもベンディングすることで、被矯正板の平坦度不良が顕著であっても、十分な矯正を施すことが可能となる。
【００６４】
（実施例４）
本発明者らは、実施例４として被矯正板に最大曲げを与えるロール（本実施例４では４本目のロール）のみをベンディングし、その他のロール撓みは無制御とした場合と、被矯正板に最大曲げを与えるロールをベンディングし、更にその他のロール群のロール撓みに起因するロール押込量の板幅方向分布を抑制した場合とで、それぞれの場合の矯正後の鋼板を条切断した際の板変形についての比較を行った。本実施例４では、上記２つの条件で板厚１０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板を１０枚ずつ矯正し、矯正後の鋼板を幅３００ｍｍの条に条切断した場合の各条における１０ｍ当たりの変形量を測定し、更にその発生頻度を観測した。なお、ここで鋼板の条切断による変形とは、条切断に伴って発生した鋼板の上下反り及び曲がりである。また、以下に説明する図９における変形量の発生頻度とは、当該変形量に相当する変形の発生する確率を示すものであり、例えば条切断に伴う変形が０ｍｍの鋼板の発生頻度が０．８である場合には、１００本の条を製造した場合、８０本は条切断に伴う変形が０ｍｍであることを意味している。即ち、条切断に伴う変形が小さいほうが好ましいので、条切断に伴う変形量が小さい領域の発生頻度が高い場合の方が優れていると言える。
【００６５】
図９は、上記２つの条件で矯正した鋼板を条切断した場合の変形量と、その発生頻度を示したグラフである（図中左側の棒グラフが撓み無制御の場合、図中右側の棒グラフが撓み抑制した場合を示す）。図９に示すように、被矯正板に最大曲げを与えるロールをベンディングし、更にその他のロール群のロール撓みを抑制した場合には、被矯正板に最大曲げを与えるロールのみをベンディングし、その他のロール撓みは無制御とした場合に比べ、条切断した場合の鋼板変形量が小さい領域の発生頻度が高いことが確認された。即ち、被矯正板に最大曲げを与えるロールをベンディングし、更にその他のロール群のロール撓みに起因するロール押込量の板幅方向分布を抑制することで、矯正後の鋼板に生じる残留反りの板幅方向分布が低減され、切断後に発生する上下反りや曲がり等の変形を抑制することが可能であることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正板を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正板を平坦化するローラ矯正設備及びローラ矯正方法に適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１、３０、４０…ローラ矯正設備
２…入側押込装置
３…出側押込装置
５…上ロール群
５ａ〜５ｇ…上ワークロール
７…下ロール群
７ａ〜７ｈ…下ワークロール
８…ハウジング
９…下ロール群フレーム
１０…上ロール群フレーム
２０（２０ａ、２０ｂ）…制御機構
３５…第２制御機構
４２…第３制御機構
Ｌ…通板ライン
【図１】
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【図２】
2018153856.tif 000004
【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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