(57)【要約】【課題】偏心量を正確に設定してロールの加工を行うワークロールの加工方法並びにこれを用いた差厚鋼板の製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】圧延方向にｎ段階に板厚ｈi（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置１に用いられるワークロール１７、１８を加工するための加工方法は、ワークロールを円周方向に半径が一定である１対のワークロールに変更した２段圧延機において、製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップをセットした後、差厚鋼板の圧延方向で板厚ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnになるようにロールギャップを操作するロールギャップ操作工程と、ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時のロールギャップＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnを測定する工程と、ロールギャップ及び差厚鋼板の板厚プロフィルに基づいて、ワークロールを円周方向に半径が変化するように加工する工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動圧下装置と、少なくとも一方が円周方向に半径が変化するように形成された１対のワークロールとを有する２段圧延機を具備する、圧延方向にｎ段階に板厚ｈi（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるワークロールを加工するための加工方法において、
前記製造装置において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、前記ワークロールを円周方向に半径が一定である１対のワークロールに変更した前記２段圧延機において、前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップをセットした後、差厚鋼板の圧延方向で板厚ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnになるようにロールギャップを操作するロールギャップ操作工程と、
上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時のロールギャップＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnを測定する工程と、
前記ロールギャップおよび前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚プロフィルに基づいて、前記１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールを円周方向に半径が変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、ワークロールの加工方法。
【請求項２】
上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時の圧延荷重Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnを測定する工程と、
前記測定された圧延荷重に基づいて圧延時のワークロール撓みが一定になるようなワークロールのロールクラウンを算出する工程と、
前記算出されたロールクラウンに基づいて、前記１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールをそのロールクラウンが変化するように加工する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のワークロールの加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワークロールの加工方法によって加工された１対のワークロールと、電動圧下装置と有する２段圧延機を具備する、圧延方向に板厚差を有する差厚鋼板の製造装置。
【請求項４】
前記ワークロールの全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さの整数倍とされることを特徴とする、請求項３に記載の差厚鋼板の製造装置。
【請求項５】
前記２段圧延機の出側に設けられた被圧延材の板厚を検出する板厚検出装置と、前記電動圧下装置の圧下位置を制御する圧下位置制御装置とを更に具備し、前記圧下位置制御装置は、前記板厚検出装置の検出値と予め設定された板厚目標値との偏差が零となるように前記電動圧下装置による圧下位置を設定することを特徴とする、請求項３又は４に記載の差厚鋼板の製造装置。
【請求項６】
前記１対のワークロールのうち一方のワークロールは円周方向に半径が一定である超硬ロールであり、他方のワークロールは円周方向に半径が変化する鍛鋼ロールであることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の差厚鋼板の製造装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のワークロールの加工方法によって加工された１対のワークロール間に被圧延材を挿入する工程と、上ワークロールの圧下位置を制御する工程とを有することを特徴とする、差厚鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記圧下位置を制御する工程では、圧延後の被圧延材の板厚の検出値と予め定められた板厚目標値との偏差が零となるように上ワークロールの圧下位置を制御する、請求項７に記載の差厚鋼板の製造方法。
【請求項９】
電動圧下装置と、１対のワークロールと、少なくとも一方が円周方向に半径が変化するように形成された１対のバックアップロールとを有する４段圧延機を具備する、圧延方向にｎ段階に板厚ｈｉ（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるワークロールを加工するための加工方法において、
前記製造装置において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、前記バックアップロールを円周方向に半径が一定である１対のバックアップに変更した前記４段圧延機において、前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップをセットした後、差厚鋼板の圧延方向で板厚ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnになるようにロールギャップを操作するロールギャップ操作工程と、
前記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時のロールギャップＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnを測定する工程と、
前記ロールギャップおよび前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚プロフィルに基づいて、前記１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールを円周方向に半径が変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、バックアップロールの加工方法。
【請求項１０】
上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時の圧延荷重Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnを測定する工程と、
前記測定された圧延荷重から圧延時のワークロール撓みが一定になるようなバックアップロールのロールクラウンを算出する工程と、
前記算出されたロールクラウンに基づいて、前記１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールをそのロールクラウンが変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、請求項９に記載のバックアップロールの加工方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のバックアップロールの加工方法によって加工された１対のバックアップロールと、１対のワークロールと、電動圧下装置と有する４段圧延機を具備する、圧延方向に板厚差を有する差厚鋼板の製造装置。
【請求項１２】
前記バックアップロールの全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さの整数倍とされることを特徴とする、請求項１１に記載の差厚鋼板の製造装置。
【請求項１３】
前記４段圧延機の出側に設けられた被圧延材の板厚を検出する板厚検出装置と、前記電動圧下装置の圧下位置を制御する圧下位置制御装置とを更に具備し、前記圧下位置制御装置は、前記板厚検出装置の検出値と予め設定された板厚目標値との偏差が零となるように前記電動圧下装置による圧下位置を設定することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の差厚鋼板の製造装置。
【請求項１４】
請求項９又は１０に記載のバックアップロールの加工方法によって加工された１対のバックアップロールと、１対のワークロールとを有する４段圧延機に被圧延材を挿入する工程と、上ワークロールの圧下位置を制御する工程とを有することを特徴とする、差厚鋼板の製造方法。
【請求項１５】
前記圧下位置を制御する工程では、圧延後の被圧延材の板厚の検出値と予め定められた板厚目標値との偏差が零となるように上ワークロールの圧下位置を制御する、請求項１４に記載の差厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向に板厚差を有する差厚鋼板を製造する製造装置に用いられるワークロールおよび又はバックアップロールの加工方法並びにこの加工方法によって加工されたワークロール又はバックアップロールを用いた差厚鋼板の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費を向上させるために、その軽量化が推進されている。このような軽量化の方法の一つとして、自動車のボディを構成する金属材料を改良することが挙げられる。具体的には、自動車のボディの構成部材の鋼材を薄手且つ高強度な鋼材に変更する方法や、構成部材の材料を鋼よりも比重の軽いアルミニウム合金やマグネシウム合金に変更する方法に加え、許容される性能が確保できる限界まで構成部材の板厚を薄くすべく構成部材に板厚分布を付ける方法などが挙げられる。
【０００３】
このうち構成部材に板厚分布を付ける方法に関して、板厚分布が付けられた鋼板は一般に差厚鋼板と呼ばれている。差厚鋼板には用途に応じて様々な種類がある。例えば、長さ２０００ｍｍ程度、幅５００ｍｍ程度の材料に長手方向両端から３００ｍｍまでは板厚２ｍｍ、中央部は板厚１．６ｍｍの凹型のもの（板厚２水準対称型）や、逆に長手方向両端から３００ｍｍまでは板厚１．８ｍｍ、中央部は板厚２．０ｍｍの凸型のもの（板厚２水準対称型）等が挙げられる。その他にも、板厚が長手方向にテーパ状に変化したものや、板厚多水準の対称型又は非対称型のもの等が挙げられる。
【０００４】
このような差厚鋼板の製造装置としては、例えば、圧延機を用いて、圧延中にワークロールの圧下位置（ロールギャップ）を操作する装置が考えられる（例えば、特許文献１）。特に、特許文献１に記載の圧延装置では、圧延荷重を検出するロードセルが設けられると共に、ロードセルによって検出される圧延荷重が、要求される板厚に基づいて算出された要求荷重となるように圧下装置が制御される。なお、差厚鋼板の製造装置としては、圧延機を用いた装置の他にプレスを用いた装置等も考えられることから、本明細書では圧延機を用いて差厚鋼板を製造する装置又は方法を、特に、圧延法による差厚鋼板の製造装置又は製造方法と称する。
【０００５】
ところで、圧延法による差厚鋼板の製造装置又は製造方法としては、圧延機出側に設けられた板厚検出装置により圧延機出側における被圧延材の板厚を検出し、その検出値に基づいて圧下位置を制御するものが考えられる。しかしながら、差厚鋼板では板厚が一定な部分の圧延方向の長さは一般に短い。このため、ロールバイト出口から板厚検出装置までに或る程度の距離があることから無駄時間が生じるので、この装置では適切な板厚制御を行うことができない。
【０００６】
また、圧延法による差厚鋼板の別の製造装置又は製造方法としては、圧延機入側における被圧延材の板厚及び速度と圧延機出側における被圧延材の速度とを検出し、マスフロー一定則を用いて圧延機出側における被圧延材の板厚を推定し、その推定値に基づいて圧下位置を制御するものも考えられる。しかしながら、マスフロー一定則を用いた装置でも圧延機出側における被圧延材の速度を検出する装置をロールバイト出口の直近に設置することは困難であるため無駄時間が生じることと、被圧延材に幅広がりが生じること等によって被圧延材の板厚に推定誤差が生じることからこの装置によっても適切な板厚制御を行うことができない。その上、この装置では、複数の速度検出装置及び板厚検出装置が必要になることから、設備コストも上昇してしまう。
【０００７】
このような状況を考慮して、圧延法による差厚鋼板の製造装置又は製造方法としては、プリセット圧延法及び絶対値圧延法を用いた装置が提案されている。プリセット圧延方法では、圧延機の圧下位置とこの圧延機によって圧延された被圧延材の板厚との関係が予め実験や数値計算等により求められる。圧延中には、圧延機によって圧延されている被圧延材のうち圧延機によって既に圧延された部分の圧延方向の長さである圧延長がワークロールの回転速度に基づいて算出されると共に、予め求められた圧下位置と圧延後の板厚との関係と、算出された圧延長とに基づいて被圧延材の板厚パターンが目標板厚パターンとなるように圧下位置が制御される。
【０００８】
また、絶対値圧延法では、圧延荷重と圧延機の変形との関係（圧延機の変形特性）が予め実験や数値計算等により求められる。圧延中には、圧延長がワークロールの回転速度に基づいて算出されると共に、圧延荷重を検出して予め求められた圧延機の変形特性と検出された圧延荷重とに基づいてロールバイト出口における被圧延材の板厚が推定される。そして、算出された圧延長に基づいてこのようにして推定された板厚が目標板厚となるように圧下位置が制御される。
【０００９】
また、差厚鋼板を製造する別の製造装置としては、回転中心軸から周面までの半径方向の距離を滑らかに変化させたワークロールやカム状の周面を有するように形成されたワークロールを用いたものも存在する（例えば、特許文献２）。このようなワークロールを用いることにより、カム状の周面を有するように形成されたワークロールと、他方のワークロールとの間のロールギャップが順次変化し、これにより被圧延材の板厚を順次変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−２８１０１０号公報
【特許文献２】特開昭５５−２４７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述したように、圧延法による差厚鋼板の製造装置では、基本的に、圧延機の圧下位置を変化させることで被圧延材の板厚を変化させるようにしている。このような装置を用いた場合、差厚鋼板の製造速度（生産性）を速めるためには、圧下位置の制御速度を高めることが必要になる。一般に、油圧圧下装置は応答性が高いことから、圧下位置の制御速度を高めるためには油圧圧下装置の設置が必須となる。ところが、油圧圧下装置は高価であるため、設備コストが高くなり、結果として差厚鋼板の製造コストの上昇を招く。このため、安価な電動圧下装置を有する圧延機で差厚鋼板を製造したいという要望がある。
【００１２】
ところで、電動圧下装置を有する圧延機でワークロールの偏芯（円周方向に半径が変化する）を用いて差厚鋼板を製造する方法は有効であるが、その偏芯量（円周方向に半径が変化するその変化量）を正確に設定してロールを加工しないと目標とする差厚鋼板の板厚分布を得ることができない。このため従来は試行錯誤を行いながらロールを加工しており、多大な時間と費用がかかっていた。このためこのような上記偏芯量（円周方向に半径が変化するその変化量）を正確に設定してロールを加工する方法が望まれていた。
【００１３】
また、板幅が広く且つ板厚が薄い差厚鋼板を、上述した電動圧下装置を有する圧延機でワークロールの偏芯（円周方向に半径が変化する）を用いて製造した場合、板形状が変化するという問題があった。この板形状の変化を防止するために例えばワークロールベンダーによりロールの撓みを変化させることが可能であるが、一般に通常のワークロールベンダーの応答性は遅いため（数ヘルツ）、形状を一定に保つためには圧延速度を落とさなければならないという問題を新たに生じさせることとなった。
【００１４】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、偏心量を正確に設定して所望の板厚の差厚鋼板製造するための、または、板形状の変化を防止するためのワークロールの加工を行う加工方法及びこの加工方法によって製造されたワークロールを用いた差厚鋼板の製造装置又は製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究を行い、圧下位置をほとんど操作しなくても、１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールを円周方向に半径が変化するように形成することで、差厚鋼板を比較的速い製造速度で差厚鋼板を製造することができること、及びこの場合には圧下位置をほとんど操作しなくて良いことから、このとき使用する圧下装置は応答性の低い電動圧下装置を用いてもよいことを見出した。
【００１６】
さらに、上記円周方向に半径が変化するように形成したワークロールの胴長方向にクラウンを付与することによって、特に板厚が薄く板幅が広い差厚鋼板でも板形状の変化を抑制することができ、その結果、平坦度に優れた製品を製造することが可能であることを見出した。
【００１７】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）電動圧下装置と、少なくとも一方が円周方向に半径が変化するように形成された１対のワークロールとを有する２段圧延機を具備する、圧延方向にｎ段階に板厚ｈi（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるワークロールを加工するための加工方法において、前記製造装置において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、前記ワークロールを円周方向に半径が一定である１対のワークロールに変更した前記２段圧延機において、前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップをセットした後、差厚鋼板の圧延方向で板厚ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnになるようにロールギャップを操作するロールギャップ操作工程と、上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時のロールギャップＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnを測定する工程と、前記ロールギャップおよび前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚プロフィルに基づいて、前記１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールを円周方向に半径が変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、ワークロールの加工方法。
（２）上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時の圧延荷重Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnを測定する工程と、前記測定された圧延荷重に基づいて圧延時のワークロール撓みが一定になるようなワークロールのロールクラウンを算出する工程と、前記算出されたロールクラウンに基づいて、前記１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールをそのロールクラウンが変化するように加工する工程を含むことを特徴とする、上記（１）に記載のワークロールの加工方法。
（３）上記（１）又は（２）に記載のワークロールの加工方法によって加工された１対のワークロールと、電動圧下装置と有する２段圧延機を具備する、圧延方向に板厚差を有する差厚鋼板の製造装置。
（４）前記ワークロールの全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さの整数倍とされることを特徴とする、上記（３）に記載の差厚鋼板の製造装置。
（５）前記２段圧延機の出側に設けられた被圧延材の板厚を検出する板厚検出装置と、前記電動圧下装置の圧下位置を制御する圧下位置制御装置とを更に具備し、前記圧下位置制御装置は、前記板厚検出装置の検出値と予め設定された板厚目標値との偏差が零となるように前記電動圧下装置による圧下位置を設定することを特徴とする、上記（３）又は（４）に記載の差厚鋼板の製造装置。
（６）前記１対のワークロールのうち一方のワークロールは円周方向に半径が一定である超硬ロールであり、他方のワークロールは円周方向に半径が変化する鍛鋼ロールであることを特徴とする、上記（３）〜（５）のいずれか１つに記載の差厚鋼板の製造装置。
（７）上記（１）又は（２）に記載のワークロールの加工方法によって加工された１対のワークロール間に被圧延材を挿入する工程と、上ワークロールの圧下位置を制御する工程とを有することを特徴とする、差厚鋼板の製造方法。
（８）前記圧下位置を制御する工程では、圧延後の被圧延材の板厚の検出値と予め定められた板厚目標値との偏差が零となるように上ワークロールの圧下位置を制御する、上記（７）に記載の差厚鋼板の製造方法。
（９）電動圧下装置と、１対のワークロールと、少なくとも一方が円周方向に半径が変化するように形成された１対のバックアップロールとを有する４段圧延機を具備する、圧延方向にｎ段階に板厚ｈｉ（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるワークロールを加工するための加工方法において、前記製造装置において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、前記バックアップロールを円周方向に半径が一定である１対のバックアップに変更した前記４段圧延機において、前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップをセットした後、差厚鋼板の圧延方向で板厚ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnになるようにロールギャップを操作するロールギャップ操作工程と、前記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時のロールギャップＳ1，Ｓ2，・・・，Ｓnを測定する工程と、前記ロールギャップおよび前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚プロフィルに基づいて、前記１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールを円周方向に半径が変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、バックアップロールの加工方法。
（１０）上記ロールギャップ操作工程において差厚鋼板の板厚がｈ1，ｈ2，・・・，ｈnである時の圧延荷重Ｐ1，Ｐ2，・・・，Ｐnを測定する工程と、前記測定された圧延荷重から圧延時のワークロール撓みが一定になるようなバックアップロールのロールクラウンを算出する工程と、前記算出されたロールクラウンに基づいて、前記１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールをそのロールクラウンが変化するように加工する工程とを含むことを特徴とする、上記（７）に記載のバックアップロールの加工方法。
（１１）上記（９）又は（１０）に記載のバックアップロールの加工方法によって加工された１対のバックアップロールと、１対のワークロールと、電動圧下装置と有する４段圧延機を具備する、圧延方向に板厚差を有する差厚鋼板の製造装置。
（１２）前記バックアップロールの全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さの整数倍とされることを特徴とする、上記（１１）に記載の差厚鋼板の製造装置。
（１３）前記４段圧延機の出側に設けられた被圧延材の板厚を検出する板厚検出装置と、前記電動圧下装置の圧下位置を制御する圧下位置制御装置とを更に具備し、前記圧下位置制御装置は、前記板厚検出装置の検出値と予め設定された板厚目標値との偏差が零となるように前記電動圧下装置による圧下位置を設定することを特徴とする、上記（１１）又は（１２）に記載の差厚鋼板の製造装置。
（１４）上記（９）又は（１０）に記載のバックアップロールの加工方法によって加工された１対のバックアップロールと、１対のワークロールとを有する４段圧延機に被圧延材を挿入する工程と、上ワークロールの圧下位置を制御する工程とを有することを特徴とする、差厚鋼板の製造方法。
（１５）前記圧下位置を制御する工程では、圧延後の被圧延材の板厚の検出値と予め定められた板厚目標値との偏差が零となるように上ワークロールの圧下位置を制御する、上記（１４）に記載の差厚鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
偏心量を正確に設定してロールの加工を行う加工方法及びこの加工方法によって製造されたロールを用いた平坦度に優れた差厚鋼板の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態の差厚鋼板の製造装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第一実施形態の製造装置における圧延機の１対のワークロールを拡大した概略図である。
【図３】図３は、例として製造した差厚鋼板の寸法を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態の差厚鋼板の製造装置を概略的に示す図である。
【図５】図５は、第二実施形態の製造装置における圧延機の１対のワークロール及び１対のバックアップロールを拡大した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００２１】
図１は本発明に係る圧延方向に板厚差を有する差厚鋼板の製造装置１の第一実施形態を概略的に示す図である。図１に示すように、製造装置１は、圧延機１０の入側において、被圧延材である金属ストリップＳが巻出されるペイオフリール１１と、ペイオフリール１１に巻回されている金属ストリップＳを巻出すピンチロール１２と、金属ストリップＳの進行方向（図１に矢印で示した方向）を変更する入側デフレクターロール１３とを具備する。
【００２２】
加えて、製造装置１は、圧延機１０の出側において、圧延機１０で圧延された金属ストリップＳの板厚を検出する板厚センサ（板厚検出装置）１４と、金属ストリップＳの進行方向を変更する出側デフレクターロール１５と、金属ストリップＳを巻き取る巻取リール１６とを具備する。
【００２３】
本実施形態において、圧延機１０は、２段圧延機であり、１対のワークロール１７、１８を具備する。各ワークロール１７、１８はその表面に焼結層を有するように形成されている。上ワークロール１７のロールチョック（図示せず）上部には、上ワークロール１７の圧下位置（すなわち、ワークロール１７、１８間のロールギャップ）を制御する電動圧下装置１９が設けられる。また、上ワークロール１７のロールチョック上部には圧延荷重を検出するためのロードセル（図示せず）が設けられる。これら電動圧下装置１９及びロードセルは制御装置２０に接続される。したがって、ロードセルによって検出された圧延荷重は制御装置２０に入力されると共に、電動圧下装置１９は制御装置２０によって制御される。
【００２４】
このように構成された製造装置１では、被圧延材である金属ストリップＳがペイオフリール１１に巻回された状態で製造装置１にセットされる。金属ストリップＳの進行方向においてペイオフリール１１の下流側にはピンチロール１２が設けられる。ピンチロール１２はモータ等の駆動装置（図示せず）によって駆動され、ペイオフリール１１に巻回されている金属ストリップＳを巻出す。金属ストリップＳの進行方向においてピンチロール１２の下流側には入側デフレクターロール１３が設けられる。入側デフレクターロール１３は駆動装置等によって駆動されていない回転自在なロールである。入側デフレクターロール１３を通過した金属ストリップＳは、圧延機１０の上ワークロール１７と下ワークロール１８との間に挿入されて圧延される。
【００２５】
本実施形態では、ピンチロール１２の回転速度は、図１に示したように、ピンチロール１２と入側デフレクターロール１３との間において金属ストリップＳに所定のたるみが形成されるように制御される。このように金属ストリップＳに所定のたるみを形成することによって、金属ストリップＳの自重により圧延機１０入側において金属ストリップＳに加わる張力（以下、「圧延機入側張力」という）を所定の張力に保つことができる。圧延機入側張力を一定に保つ方法としては、一般に、張力制御を行うための高価な設備を別途設けることが必要になるが、本実施形態ではピンチロール１２と入側デフレクターロール１３との間における金属ストリップＳのたるみを制御するだけで圧延機入側張力を制御している。このため、本実施形態によれば、安価な設備で圧延機入側張力を制御することができる。
【００２６】
一方、金属ストリップＳの進行方向において圧延機１０の直ぐ下流には金属ストリップＳの板厚を検出する板厚センサ１４が配置される。板厚センサ１４は、制御装置２０に接続される。制御装置２０は、板厚センサ１４によって検出された板厚に基づいて、上ワークロール１７の圧下位置をフィードバック制御する。
【００２７】
したがって、板厚センサ１４によって検出された板厚が、予め設定された板厚目標値と異なる場合には、これらの偏差が零となるように電動圧下装置１９による圧下位置が修正される。例えば、板厚センサ１４によって検出された板厚が予め設定された板厚目標値よりも大きい場合には、ワークロール１７、１８間のロールギャップが小さくなるように上ワークロール１７の圧下位置が降下せしめられる。逆に、板厚センサ１４によって検出された板厚が予め設定された板厚目標値よりも小さい場合には、ワークロール１７、１８間のロールギャップが大きくなるように上ワークロール１７の圧下位置が上昇せしめられる。
【００２８】
金属ストリップＳの進行方向において板厚センサ１４の下流側には出側デフレクターロール１５が設けられる。出側デフレクターロール１５は駆動装置等によって駆動されていない回転自在なロールである。出側デフレクターロール１５の下流側には巻取リール１６が設けられ、この巻取リール１６によって金属ストリップＳが巻き取られる。
【００２９】
なお、本実施形態では、金属ストリップＳの進行方向において圧延機１０の上流側には、金属ストリップＳの進行方向とは垂直な水平方向の位置を固定するために、複数のローラガイド（図示せず）が設けられる。
【００３０】
また、本実施形態では、圧延機１０のロールバイト入口に圧延潤滑のための圧延潤滑油（例えば、エマルション潤滑油）を供給するための潤滑油供給装置（図示せず）が設けられる。加えて、ワークロール１７、１８近傍には、ワークロール１７、１８の冷却を行うワークロール冷却装置（図示せず）が設けられる。特に、潤滑油供給装置で用いられる潤滑油とワークロール冷却装置で用いられる冷却媒体とを同じ潤滑油とされる。このため、潤滑油供給装置及びワークロール冷却装置へは共通の潤滑油タンクから潤滑油が供給されると共に、圧延機１０の下部に設けられた潤滑油回収槽（図示せず）を介して潤滑油タンクに回収される。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、差厚鋼板の圧延は連続的な金属ストリップＳを用いて連続的に行われている。しかしながら、例えば、圧延機１０に所定長さの金属ストリップＳを供給するようにしてもよい。この場合、ペイオフリール１１及び巻取リール１６の替わりに所定長さの金属ストリップＳを積層式に貯留する貯留装置等が用いられる。
【００３２】
図２は、本実施形態の製造装置１における圧延機１０の１対のワークロール１７、１８を拡大した概略図である。図２からわかるように、本実施形態では、各ワークロール１７、１８はその円周方向に半径が変化するように形成されている。具体的には、各ワークロール１７、１８は、その半径が小さい領域（半径ｒ1の領域）と、その半径が大きい領域（半径ｒ2の領域）との二つの領域を有する。
【００３３】
特に、本実施形態では、上ワークロール１７と下ワークロール１８とが対称的な形状を有するように形成されており、これらワークロール１７、１８は対称的に動作するように同期して回転せしめられる。したがって、上ワークロール１７が半径ｒ1の領域において圧延を行っているときには、下ワークロール１８も半径ｒ1の領域において圧延が行われる。同様にして、上ワークロール１７が半径ｒ2の領域において圧延を行っているときには、下ワークロール１８も半径ｒ2の領域において圧延が行われる。
【００３４】
このように、各ワークロール１７、１８がその円周方向に半径が変化するように形成されることにより、圧延機１０によって圧延された金属ストリップＳは、その板厚が変化する。具体的には、ワークロール１７、１８の半径ｒ1の領域において圧延が行われた金属ストリップＳの板厚は大きくなり、逆に、ワークロール１７、１８の半径ｒ2の領域において圧延が行われた金属ストリップＳの板厚は小さくなる。
【００３５】
このようなワークロール１７、１８を用いて金属ストリップＳの圧延を行うと、図３に示したようなパターンの差厚鋼板を得ることができる。図３の差厚鋼板の板厚の薄い中央の部分は、ワークロール１７、１８の半径ｒ2の領域において圧延が行われた部分であり、図３の差厚鋼板の板厚の厚い中央の部分は、ワークロール１７、１８の半径ｒ1の領域において圧延が行われた部分である。図３に示した差厚鋼板は、本実施形態の製造装置１によって製造された金属ストリップＳの一部を示したものであり、実際には、図３に示した差厚鋼板が連続的に製造されることになる。
【００３６】
なお、図２に示した例では、ワークロール１７、１８が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が一つ製造される。しかしながら、ワークロール１７、１８が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が複数製造されるようにしてもよい。ただし、図２に示した例では、ワークロール１７、１８一周に対してワークロール１７、１８の半径がｒ2となる領域が一つのみ設けられているが、ワークロール１７、１８が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が複数製造されるようにするためにはワークロール１７、１８一周に対してワークロール１７、１８の半径がｒ2となる領域を複数設けることが必要となる。そして、図２及び図３に示した例では、ワークロール１７、１８の全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さに一致するが、ワークロール１７、１８の全周長を、製造される差厚鋼板の整数倍（２倍以上）とすることが必要となる。
【００３７】
また、図２に示した例では、上ワークロール１７と下ワークロール１８とが対称的な形状を有するように形成されている。しかしながら、製造される差厚鋼板によっては、これら両ワークロール１７、１８を対称的な形状にしなくてもよい。
【００３８】
例えば、上ワークロール１７のみを周方向に半径が変化するように形成し、下ワークロール１８は周方向に半径が一定となるように形成してもよい。これにより、上面にのみ凹部が形成された差厚鋼板を得ることができる。なお、この場合には、円周方向に半径が一定であるワークロールを超硬ロールとし、円周方向に半径が変化するワークロールを鍛鋼ロールとするのが好ましい。なお、超硬ロールを使用するメリットは圧延荷重が小さくなり圧延時の荷重振幅が小さくなり機械寿命（ベアリング等）に有利であることと、圧下率に対する荷重勾配が鍛鋼ロールよりも小さいので、上述した円周方向に変化する半径の差を小さくすることができる。
【００３９】
加えて、本実施形態では、圧延速度を変更すると、若干圧延荷重が変化する。したがって、圧延機１０の出側に配置された板厚センサ１４によって検出された板厚に基づいて、電動圧下装置１９による圧下位置を修正するのが好ましい。この修正は例えば板厚の薄い部分だけで行えば良い、この修正は変形抵抗や摩擦係数やサーマルクラウンなどの影響による定常偏差を取り除くためで有り、したがって応答性は低くても良くすなわち電動圧下で十分対応できる。
【００４０】
ところで、本願の発明者は、図１に示したような装置を用いて、周方向の半径が一定であるワークロールを用いたときの、ロールギャップＳと板厚との関係を調査した。具体的な実験条件は以下のとおりである。
【００４１】
まず、金属ストリップＳとしては、６０キロハイテンと呼ばれる引っ張り強さが６００ＭＰaの材料を用いた。金属ストリップＳは、板厚が３．０６ｍｍ、板幅が４００ｍｍの熱延スリット材（黒皮材とよばれる表面に酸化スケールがついたコイル）とした。
【００４２】
また、製造目標とする差厚鋼板は、図３に示したように、全長１０２０ｍｍで両端から２６０ｍｍ（＋０〜５０ｍｍ）内側までが板厚２．９０ｍｍであり、中央の５００ｍｍ（公差０〜−１０ｍｍ）が板厚１．８５ｍｍの凹型の差厚鋼板とした。
【００４３】
実験では、周方向の半径が一定であるワークロールを用いてキスロール状態として締め込みを行った。このとき、ワークサイド及びドライブサイドにおける圧延荷重がそれぞれ０．１ＭＮとなるようにロールギャップを調整し、調整後の圧下位置（ロールギャップ）を０ｍｍとした。
【００４４】
まず、板厚が３．０６ｍｍから出側板厚が１．８５ｍｍになるようにロールギャップを開けたり閉めたりして試行錯誤を行い初期設定した。その際、板形状が平坦になるようにワークロールベンダーを調整し、保持した。
【００４５】
その後、出側板厚が２．９０ｍｍになるようにロールギャップを解放していき、その際のロールギャップＳ１と圧延荷重Ｐ１を求めた。次に、出側板厚が１．８５ｍｍになるようにロールギャップを締め込んでいき、その際のロールギャップＳ２と圧延荷重Ｐ２を求めた。
【００４６】
その結果、出側板厚が２．９０ｍｍとなるときには、圧延荷重Ｐ1は１．２４ＭＮであり、ロールギャップＳ1は２．５４７ｍｍであった。その際、板形状は圧延荷重が低減しかつワークロールベンダー力は上記設定値のままなのでワークロール撓みは小さくなるため若干の中伸びであった。また、出側板厚が１．８５ｍｍとなるときには、圧延荷重Ｐ2は３．４２ＭＮであり、ロールギャップＳ2は０．８７６ｍｍであった。その際、板形状は当然ながらフラットであった。
【００４７】
なお、上記のような手順でロールギャップと圧延荷重を求めた理由について述べる。一般に圧延機にはヒステリシスと呼ばれる現象がある。すなわち、圧延機ではハウジングとロールを支持するバックアップロールチョックおよびワークロールチョックとの摺動抵抗が存在する。従って同じ圧下位置でもロールギャップを締め込んできた場合とロールギャップを解放してきた場合とでは、摺動抵抗の方向が異なるため圧延荷重は異なる。このヒステリシスは圧延機や圧延する材料によって異なるため、計算することは困難であり、実験で求める必要がある。この実験で板厚２．９０ｍｍの際のヒステリシスを求めたところ、最大で０．２ＭＮ程度のヒステリシスが認められた。この実験機のミル定数は約３ＭＮ／ｍｍであり、ヒステリシスの影響により板厚で約７０μｍ程度の誤差が生じることが分かる。本発明ではこのヒステリシスの影響を考慮できているので、ヒステリシスの影響によって生じる誤差の発生を防止することができる。
【００４８】
そして、この実験より、０．８７６ｍｍの圧下位置から約１．６７１ｍｍ圧下位置を上昇させれば、すなわち、ロールギャップを０．８７６ｍｍから１．６７１ｍｍ広げれば、圧延後の鋼板の板厚は１．８５ｍｍから２．９０ｍｍへ変化することがわかる。ロールギャップＳを変化させることは、圧下位置を変化させるだけでなく、ワークロールの半径を変化させることによっても行うことができる。
【００４９】
したがって、この実験結果からは、実験に用いた圧延機を使用して図３に示したような差厚鋼板を製造する場合には、図２の半径がｒ1の領域（半径が小さい領域）の周長を約５２０ｍｍ（２６０ｍｍ×２）、半径ｒ2の領域（半径が大きい領域）の周長を５００ｍｍとすると共に、半径ｒ1を半径ｒ2よりも０．８３５ｍｍ（１．６７１ｍｍ／２）だけ小さくしたワークロールを用いればよいことがわかる。また、半径の異なる領域間の境界部分はある程度テーパ状に加工すればよい。このような初期加工を施したワークロールを用いて実際に差厚鋼板の圧延を行い、圧延後のデータを元に各領域の半径を微調整することにより、図３に示したような差厚鋼板を製造することができる。
【００５０】
上述した方法で所望とする板厚分布を有する差厚鋼板を製造することができたが、板形状に若干問題が残る。すなわち、出側板厚が２．９０ｍｍの板形状が若干中伸びであるという問題である。そこで本発明ではこの部分に相当するワークロール部分にロールクラウン（凹型）を付与する。ワークロールベンダー設定値で形状がフラットであった板厚１．８５ｍｍ時のロール撓み（ロールギャップ）と一致するようにロールクラウンを求める。求める方法としては種々あるが、例えば有限要素法等を用いて計算すれば良い。この方法でロールクラウンを求めたところ、放物線パターンで約５０μｍ／半径（凹型）であることが分かった。そこでこのようなロールクラウンを出側板厚が２．９ｍｍに相当するロール部分に板幅方向に新たに付与した結果、所望とする板厚分布を有する平坦度に優れた差厚鋼板を製造することができた。
【００５１】
したがって、本実施形態では、以下のような手順で、圧延方向にｎ段階に板厚ｈi（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるワークロール１７、１８をその円周方向に半径が変化するように加工しているといえる。
【００５２】
まず、圧延機１０において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、圧延機１０におけるワークロールとして円周方向に半径が一定である１対のワークロールを用いて、前記製造装置によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップがセットされる。図３に示した例では、ｈ1＝２．９０ｍｍ、ｈ2＝１．８５ｍｍ、ｈ3（ｈn）＝２．９０ｍｍであることから、ロールギャップは板厚がｈ2＝１．８５となるようにセットされる。その後、板厚がｈ3、ｈ1、ｈ2、ｈ3の順に変化するように（すなわち、ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnの順に変化するように）ロールギャップが操作される。
【００５３】
そして、上述したようにロールギャップを操作している間、差厚鋼板の板厚がｈ1、ｈ2、ｈ3（すなわち、ｈ1、ｈ2、・・・、ｈn）である時のロールギャップＳ1、Ｓ2、Ｓ3（すなわち、Ｓ1、Ｓ2、・・・、Ｓn）及び圧延荷重Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3（すなわち、Ｐ1、Ｐ2、・・・、Ｐn）がそれぞれロールギャップ検出装置及び圧延荷重検出装置等により測定される。その後、このようにして検出されたロールギャップに基づいて、１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールが円周方向に半径が変化するように加工される。
【００５４】
また、圧延荷重測定装置によって測定された圧延荷重に基づいて、圧延時のワークロール撓みが一定になるようなワークロールのロールクラウンが算出される。そして、このようにして算出されたロールクラウンに基づいて、１対のワークロールのうち少なくとも一方のワークロールがそのロールクラウンが変化するように加工される。
【００５５】
上下ワークロールを加工する際には上記ギャップ量の１／２で加工することとなり、片方のワークロールのみを加工する際には上記ギャップ量の１／１で加工することとなる。上下ワークロールを加工する際には加工量（研削量）が少なくなり、焼き入れ有効長による加工量の裕度は高くなるが、上下ワークロールの同期が必要となる。このため、機械的に上下ワークロールを同期させる同期装置が必要である。一方、片方ワークロールを加工する際には加工量（研削量）が大きくなり、焼き入れ有効長による加工量の裕度は小さくなるが、上述した上下ワークロールの同期は不要である。
【００５６】
次に、図４を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態における製造装置の構成は基本的に第一実施形態における製造装置の構成と同様である。しかしながら、第一実施形態における製造装置が２段圧延機を用いていたのに対して、本実施形態では４段圧延機を用いている。
【００５７】
本実施形態の圧延機３０は、１対のワークロール３１、３２及び１対のバックアップロール３３、３４を具備する。各ワークロール３１、３２はその表面に焼結層を有するように形成されている。上ワークロール３１の上方には上バックアップロール３３が配置され、下ワークロール３２の下方には下バックアップロール３４が配置される。
【００５８】
上バックアップロール３３のロールチョック（図示せず）上部には、上ワークロール３１の圧下位置（すなわち、ワークロール３１、３２間のロールギャップ）を制御する電動圧下装置１９が設けられる。また、上バックアップロール３３のロールチョック上部には圧延荷重を検出するためのロールセル（図示せず）が設けられる。
【００５９】
図５は、本実施形態の製造装置１における圧延機３０の１対のワークロール３１、３２及び１対のバックアップロール３３、３４を拡大した概略図である。図５からわかるように、本実施形態では、各ワークロール３１、３２はその半径が円周方向において一定となるように形成される。一方、各バックアップロール３３、３４はその円周方向に半径が変化するように形成されている。具体的には、各バックアップロール３３、３４は、その半径が小さい領域（半径ｒ3の領域）と、その半径が大きい領域（半径ｒ4の領域）との二つの領域を有する。
【００６０】
特に、本実施形態では、上バックアップロール３３と下バックアップロール３４とが対称的な形状を有するように形成されており、これらバックアップロール３３、３４は対称的に動作するように同期して回転せしめられる。したがって、上バックアップロール３３が半径ｒ3の領域において圧延を行っているときには、下バックアップロール３４も半径ｒ3の領域において圧延が行われる。同様にして、上バックアップロール３３が半径ｒ4の領域において圧延を行っているときには、下バックアップロール３４も半径ｒ4の領域において圧延が行われる。
【００６１】
このように、各バックアップロール３３、３４がその円周方向に半径が変化するように形成されることにより、圧延機３０によって圧延された金属ストリップＳは、その板厚が変化する。具体的には、バックアップロール３３、３４の半径ｒ3の領域において圧延が行われた金属ストリップＳの板厚は大きくなり、逆に、バックアップロール３３、３４の半径ｒ4の領域において圧延が行われた金属ストリップＳの板厚は小さくなる。
【００６２】
このようなバックアップロール３３、３４を用いて金属ストリップＳの圧延を行うと、図３に示したような差厚鋼板を得ることができる。図３の差厚鋼板の板厚の薄い中央の部分は、バックアップロール３３、３４の半径ｒ4の領域において圧延が行われた部分であり、図３の差厚鋼板の板厚の厚い中央の部分は、バックアップロール３３、３４の半径ｒ3の領域において圧延が行われた部分である。図３に示した差厚鋼板は、本実施形態の製造装置１によって製造された金属ストリップＳの一部を示したものであり、実際には、図３に示した差厚鋼板が連続的に製造されることになる。
【００６３】
また、本実施形態では、以下のような手順で、圧延方向にｎ段階に板厚ｈi（ｉ＝１〜ｎ）が変化する差厚鋼板の製造装置に用いられるバックアップロール３３、３４をその円周方向に半径が変化するように加工しているといえる。
【００６４】
まず、圧延機３０において製造される差厚鋼板と同一素材の板材を用いて、圧延機３０におけるバックアップロールとして円周方向に半径が一定である１対のバックアップロールを用いて、製造装置１によって製造される差厚鋼板の板厚ｈn-1になるように１対のワークロール間のロールギャップがセットされる。図３に示した例では、ｈ1＝２．９０ｍｍ、ｈ2＝１．８５ｍｍ、ｈ3（ｈn）＝２．９０ｍｍであることから、ロールギャップは板厚がｈ2＝１．８５となるようにセットされる。その後、板厚がｈ3、ｈ1、ｈ2、ｈ3の順に変化するように（すなわち、ｈn，ｈ1，ｈ2，・・・，ｈnの順に変化するように）ロールギャップが操作される。
【００６５】
そして、上述したようにロールギャップを操作している間、差厚鋼板の板厚がｈ1、ｈ2、ｈ3（すなわち、ｈ1、ｈ2、・・・、ｈn）である時のロールギャップＳ1、Ｓ2、Ｓ3（すなわち、Ｓ1、Ｓ2、・・・、Ｓn）及び圧延荷重Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3（すなわち、Ｐ1、Ｐ2、・・・、Ｐn）がそれぞれロールギャップ検出装置及び圧延荷重検出装置等により測定される。その後、このようにして検出されたロールギャップに基づいて、１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールが円周方向に半径が変化するように加工される。
【００６６】
また、圧延荷重測定装置によって測定された圧延荷重に基づいて、圧延時のワークロール撓みが一定になるようなバックアップロールのロールクラウンが算出される。そして、このようにして算出されたロールクラウンに基づいて、１対のバックアップロールのうち少なくとも一方のバックアップロールがそのロールクラウンが変化するように加工される。
【００６７】
なお、図２及び図３に示した例では、バックアップロール３３、３４が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が二つ製造される。しかしながら、バックアップロール３３、３４が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が１つ又は３つ以上製造されるようにしてもよい。ただし、図５に示した例では、バックアップロール３３、３４一周に対してバックアップロール３３、３４の半径がｒ4となる領域が二つ設けられているが、バックアップロール３３、３４が一回転する毎に図３に示した差厚鋼板が１つ又は３つ以上製造されるようにするためにはバックアップロール３３、３４一周に対してバックアップロール３３、３４の半径がｒ4となる領域を１つ又は３つ以上設けることが必要となる。そして、図５及び図３に示した例では、バックアップロール３３、３４の全周長は、製造される差厚鋼板の製品長さの整数倍とすることが必要となる。
【００６８】
また、図５に示した例では、上バックアップロール３３と下バックアップロール３４とが対称的な形状を有するように形成されている。しかしながら、製造される差厚鋼板によっては、これら両バックアップロール３３、３４を対称的な形状にしなくてもよい。
【００６９】
例えば、上バックアップロール３３のみを周方向に半径が変化するように形成し、下バックアップロール３４は周方向に半径が一定となるように形成してもよい。これにより、上面にのみ凹部が形成された差厚鋼板を得ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    製造装置
１０    圧延機
１１    ペイオフリール
１２    ピンチロール
１３    入側デフレクターロール
１４    板厚センサ
１５    出側デフレクターロール
１６    巻取リール
１７    上ワークロール
１８    下ワークロール
１９    電動圧下装置
２０    制御装置
Ｓ    金属ストリップ
【図１】
2015033719.tif 000003
【図２】
2015033719.tif 000004
【図３】
2015033719.tif 000005
【図４】
2015033719.tif 000006
【図５】
2015033719.tif 000007